钎料元素Al+Zn对镁合金钎焊接头显微组织和抗剪强度的影响

为了研究钎料元素Al+Zn对镁合金钎焊接头显微组织与抗剪强度的影响,以两种Al-Mg-Zn镁合金钎料对变形镁合金AZ31B进行了高频感应钎焊,研究两种Al-Mg-Zn镁合金钎料的显微组织、钎焊接头的显微组织及力学性能。结果表明:随着钎料中Al+Zn元素含量(质量分数)的增加,钎料的固相线和液相线温度也随之增加;在钎焊过程中两种Al-Mg-Zn镁合金钎料与母材AZ31B均发生强烈合金化作用,在钎缝中均生成α-Mg+β-Mg17(Al,Zn)12离异共晶组织,钎料的原始显微组织消失,且随着钎料中Al+Zn元素含量的增加,钎焊接头中的金属间化合物相β-Mg17(Al,Zn)12的体积分数和显微硬度也随之增加,同时钎焊接头力学性能随之降低。钎焊接头的断裂形式均为沿晶脆性断裂,断裂均产生在金属间化合物相β-Mg17(Al,Zn)12处。     

Sn-Zn钎料钎焊镁合金AZ31B接头的显微组织及力学性能

以Sn-Zn钎料对变形镁合金AZ31B进行了炉中钎焊,研究了变形镁合金AZ31B钎焊接头的微观结构与连接强度。采用XRD、SEM、EDS等仪器分析了钎焊接头的界面组织和钎缝物相,测试了钎焊接头的剪切强度与钎缝组织的显微硬度。结果表明,Sn-Zn钎料在钎焊过程中与母材AZ31B发生溶解与扩散作用,在钎缝中生成金属间化合物Mg2Sn和(β-Sn+Mg2Sn)共晶组织。钎焊接头中母材的显微硬度最低,Mg2Sn的显微硬度最高,钎焊搭接接头平均抗剪切强度达到48 MPa。钎焊搭接接头的主要断裂形式为沿晶脆性断裂,断裂主要发生在共晶组织和Mg2Sn相处。     

钛合金与铝合金异种金属钎焊及熔钎焊研究进展

钛合金和铝合金广泛应用于航空航天、舰船和汽车等工业中，钛/铝连接结构也得到越来越多的重视。文中对钛合金与铝合金异种金属的焊接性进行了分析，重点论述了国内外钛合金与铝合金异种金属钎焊、熔钎焊连接方法研究现状。指出了钛合金与铝合金物理化学性质差异较大，目前仍存在钎焊时脆性Ti/Al金属间化合物生成难避免、熔钎焊时热输入不均匀易导致钛合金与铝合金连接接头组织分布不均的难题。通过改变钎料类型、钎料成分配比与焊接参数，可有效减少脆性Ti/Al金属间化合物的生成，熔钎焊时可通过选择合适的焊接方法与焊接工艺或通过对焊缝填充金属来减少脆性Ti/Al金属间化合物生成等方法。最后针对钛合金与铝合金异种金属钎焊及熔钎焊的发展及研究方向提出了展望。     

Al基钎料钎焊镁合金AZ31B接头的显微组织及力学性能

为了连接变形镁合金AZ31B,以Al基钎料对变形镁合金AZ31B进行高频感应钎焊。采用扫描电镜、X射线衍射仪、X射线能谱等分析钎焊接头的显微组织及钎缝物相,测试钎焊接头的力学性能及显微硬度。结果表明:在钎焊过程中熔融的Al基钎料与固态的AZ31B母材发生强烈的合金化作用,原始钎料中均一的Mg32(Al,Zn)49相在钎焊后完全消失,同时在钎缝中生成α-Mg、β-Mg17(Al,Zn)12相。钎焊搭接接头的平均抗剪强度达到44MPa,对接接头的平均抗拉强度达到71MPa。接头的断裂形式为沿晶脆性断裂,断裂产生在β-Mg17(Al,Zn)12硬脆相处。     

Zn-Ag-Cu钎料超声钎焊AZ31B镁合金/6063铝合金

以Zn-Ag-Cu合金作为钎料,使用Ar气氛保护高频感应加热,并在钎焊过程中施加超声震动辅助,在不使用钎剂的情况下获得镁合金AZ31B与铝合金6063的钎焊接头。使用SEM、EDS、XRD分析钎焊接头的微观结构,并测试了接头的力学性能以及焊缝内各物相的显微硬度。研究表明焊缝内物相组成为Mg-Zn共晶、Zn-Al共晶、颗粒状Al(Zn)或Zn(Al)固溶体以及脆性化合物Al6CuMg4+Cu5Zn8。搭接接头平均剪切强度在50 MPa以上。接头以脆性沿晶断裂为主穿晶断裂为辅。断裂位置位于靠近镁母材与焊缝界面扩散层附近的脆性金属间化合物处。     

微机控制钎焊Cu/Al焊接接头的组织与性能

采用微机控制固定间隙超声波辅助汽车零部件焊接中Cu/Al异质金属的钎焊工艺,在钎焊温度为380、420和460℃时制备Cu/Zn-3Al/Al钎焊接头,观察了不同温度超声钎焊时接头的显微组织与力学性能变化。结果表明,当钎焊温度为380℃时,钎缝层由Zn-Al共晶、α-Al树枝状晶和CuZn5相组成;当钎焊温度为420和460℃时,发现钎缝层由α-Al树枝晶、CuZn5相和Al4.2Cu3.2Zn0.7相组成;在钎焊温度为420℃时,金属间化合物层厚度为1.9μm,扩散层厚度为1.3μm,整个界面层厚度为3种钎焊温度下的最低值,此时钎焊接头的抗拉强度最大。     

6063铝合金低温无铅钎焊

添加质量分数为1%，2%，3%和4% 的Bi元素和1%的Ga元素到Sn-9Zn二元合金中制备新型低温无铅钎料，对热浸镀锌的6063铝合金进行钎焊连接。采用激光共聚焦显微镜、电子扫描显微镜、X射线衍射和维氏硬度计等进行钎焊接头显微组织观察、物相分析、显微硬度分析，通过与3种传统含铅钎料钎焊接头进行对比，研究Bi和Ga元素对接头界面组织及其形成机理的影响。研究结果表明，450 ℃的温度下浸沾10 s时镀锌情况良好，锌液和6063铝合金相互扩散。Bi，Ga元素的添加，改善了钎料的润湿性，Sn-9Zn-xBi-Ga/镀锌层/6063铝合金钎焊接头区存在Al0.71Zn0.29化合物颗粒；Sn87Zn9Bi3Ga钎料的钎焊接头显微硬度最高达到38.4 HV0.2，接头冶金结合最紧密，是比较适合6063铝合金低温钎焊的钎料。     

TiAl基合金与Ni基合金钎焊连接接头界面组织及性能

采用BNi2钎料实现了TiAl基合金与Ni基高温合金的钎焊。采用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等手段对钎焊接头的界面组织结构及生成相进行分析,并对接头的抗剪强度进行测试。结果表明,钎焊接头的典型界面结构为：GH99/(Ni)ss (γ)+Ni3B+CrB+富Ti-硼化物/TiNi2Al/TiNiAl+Ti3Al/TiAl;随着钎焊温度的升高或保温时间的延长,较多的B和Si元素扩散进入两侧母材,导致钎缝中硼化物数量减少,而TiAl/钎缝界面的TiNi2Al和TiNiAl+Ti3Al金属间化合物层厚度增加;当钎焊温度为1050 ℃,保温时间为5 min时,接头的抗剪强度达到最大为205 MPa,接头主要断裂于TiNiAl金属间化合物层。当钎焊温度升高或保温时间继续延长时,TiNiAl厚度显著增加,导致接头强度下降     

保温时间对Cu/Al钎焊接头界面组织和性能的影响

采用Zn -40Sn钎料通过感应钎焊实现了Cu/Al的可靠连接.研究了钎焊时间对接头界面组织和性能的影响规律.研究结果表明:随着钎焊时间的延长,母材侧反应层厚度增加,Cu,Al元素扩散加剧,金属间化合物增多.当感应电流I=12 A,钎焊时间t=15 s时,接头抗剪强度最高为45.5 MPa.接头断裂于铜侧金属间化合物层处,随着钎焊时间的延长,该处Al4.2 Cu3.2Zn0.7相增多,Cu - Zn相减少,断裂发生在二者混合区.通过合理的优化钎焊时间,在保证充分焊合的情况下尽量减少金属间化合物的含量可以获得强度较高的钎焊接头.     

Al-Si-Cu-Zn急冷钎料钎焊铝及铝合金的界面结构及强度

采用Al70Si7.5Cu20Zn2.5和Al65Si10Cu20Zn5两种急冷钎料钎焊L2纯铝和6063铝合金,研究钎焊接头的界面微观结构和力学性能.结果表明,急冷钎料钎焊接头由母材、界面区和钎缝中心组成.界面区为αAl固溶体,钎缝中心组织为αAl固溶体 θ(Al2Cu)相 Si相.采用Al65Si10Cu20Zn5急冷钎料钎焊的接头抗剪强度均高于Al70Si-7.5Cu20Zn2.5急冷钎料钎焊的接头强度;匹配氯化物钎剂钎焊的接头强度均高于氟化物钎剂.在相同的工艺条件下,采用急冷钎料钎焊的L2纯铝接头,其抗剪强度都明显高于相应的常规钎料,其增加值在40%左右.     

铝/钛异种合金激光熔钎焊接头特性

以C02激光为热源，以A1Si12焊丝为填充材料，对Ti-6Al-4V钛合金和5056铝合金异种材料激光熔钎焊进行研究，采用SEM、EDS、XRD和金相显微镜分析接头的微观结构特征，通过拉伸实验评定接头的力学性能。研究结果表明：所得接头具有熔焊和钎焊双重性质，即铝母材局部熔化，为熔化焊，而钛母材与焊缝金属之间存在金属间化合物层钎焊界面；钎焊界面上部的金属间化合物层组成复杂，可分为2层，即呈针状或芽状的Ti-Al-Si系金属间化合物层和以Ti-Al系金属间化合物为主的连续层；钎焊界面下部的金属间化合物层较薄；拉伸试样断裂倾向于发生在紧邻钎焊界面的焊缝上，平均抗拉强度为298．5MPa。     

Stirring brazing of dissimilar Al/Mg alloy without flux in air

AZ31B magnesium alloy and 2024 aluminum alloy were successfully jointed at aid of mechanical stirring with Sn-Zn-Al filler metal. The microstructure, fracture morphologies, and mechanical properties of joint were investigated. The results show that Mg-Al intermetallic compounds can be avoided by the process. But, a small quantity of porosity is found in the joint. The sheafing strength of joint interface adjacent to magnesium alloy is 35.4 MPa for formation of Mg-Sn intermetallic compounds, which is about 46 % of that of filler metal. While, the shearing strength of joint interfaces adjacent to aluminum alloy is 70.4 MPa for formation of Zn-Sn-Al solid solution, which is about 92 % of that of filler metal.     

Influence of alloy elements on microstructure and mechanical property of aluminum–steel lap joint made by gas metal arc welding

5052 aluminum alloy sheets and galvanized mild steel sheets were joined in lap configuration by alternate-current double pulse gas metal arc welding with pure Al, Al–5Si, Al–12Si and Al–4.5Mg (wt%) filler wires. The effect of alloying elements on the microstructure of intermetallic compounds (IMC) layers formed between weld seam and steel, and tensile strength of the resultant joints were investigated. The thickness of IMC layer in all samples varied along the cross-section of the joint, the intermediate part of the IMC layer was thicker than the head and root parts. The diffusion of Si into Fe₂Al₅ sub-layer could restrain the growth of Fe₂Al₅ sub-layer and IMC layer, and joint's mechanical property improved with the increasing Si content in Fe₂Al₅ phase. Due to the high hot crack sensitivity of Al–4.5Mg alloy, cracks generated at the root of joint made with Al–4.5Mg filler, resulting in poor mechanical property.     

Effect of lattice matching degree and intermetallic compound on the properties of Mg/Al dissimilar material welded joints

The welding of Mg/Al dissimilar materials with different filler metal was investigated, and the quantities and kinds of intermetallic compounds were discussed. In addition, the matching degrees between base metal and intermetallic compounds were defined and calculated, and the effect of different quantities of each intermetallic compound on the property of welded seam was investigated. The results indicated that the welded seam was composed of Al₃Mg₂ and Al₁₂Mg₁₇ by Mg/Al directly gas tungsten arc butt welding, and only one intermetallic compound of MgZn₂ formed in the welding seam using Zn and Zn–xAl filler metal. The tensile strengths of the joints increased with the increase of the matching degrees between the intermetallic compounds and the base metal when the welded seam contained different intermetallic compound. Meanwhile, the tensile strengths of the joints are decreased with the increase of intermetallic compound content when the welded seams contained the seam intermetallic compound.     

Zn-Al-Cu基合金无钎剂钎焊泡沫铝的界面结构及力学性能

以Zn--Al--Cu基合金为钎料, 对74.7%---91.6%不同孔隙率的泡沫铝采用无钎剂钎焊方法进行连接实验. 采用OM和SEM观察钎缝组织及界面结构, EDS测定界面元素分布, XRD分析界面物相, 通过热力学分析验证钎料中Cu和Zn与母材中Al元素的相互作用和除膜机理, 对钎焊接头试样进行拉伸和剪切性能实验, 分析孔隙率与接头试样强度之间的关系.结果表明, 该无钎剂钎焊方法在泡沫铝端 面之间形成密实结构的连续钎料层,未改变母材结构特征; 钎缝组织由Al(Zn) 固溶体、Zn(Al) 固溶体、Cu₄Zn及MgMnO₃组成; 连接界面主要由Al(Zn)固溶体组成, Zn,Al和Cu在界面上相互扩散而形成一定扩散梯度, 熔合良好, 钎焊接头抗拉强度与母材相当, 剪切强度略高于相同孔隙率母材的剪切强度,抗拉强度和剪切强度均随孔隙率增加而明显降低.     

Si,Mg对铝/钢熔钎焊焊接接头力学性能的影响

采用脉冲旁路耦合电弧MIG熔钎焊方法,分别采用4043,5356铝合金焊丝对5052铝合金/镀锌钢异种金属进行了搭接焊.通过扫描电镜（SEM）,能谱仪（EDS）,X射线衍射仪（XRD）对铝/钢连接界面、接头断裂行为及断口形貌进行了分析,发现5356铝合金焊丝焊接接头的润湿角要大于4043铝合金焊丝焊接接头的润湿角,合金元素Si既可改变界面反应层金属间化合物的形态同时还可显著减少Fe₂Al₅层的厚度.拉伸试验发现5356铝合金焊丝焊接所得接头主要断裂于界面反应层,属于脆性断裂;4043铝合金焊丝焊接所得接头主要断裂于熔合区,是以韧性断裂为主的混合断裂.通过对4043铝合金焊丝焊接所得接头进行显微硬度测试,发现热影响区组织的显微硬度明显低于其它区域的显微硬度,这导致4043铝合金焊丝焊接接头主要断裂于熔合区.     

A preliminary study on filler metals for vacuum brazing of Al/Ti

In this paper,nine new filler metals contained Sn and Ga based on Al-11.5Si have been designed for vacuum brazing of Al/Ti.It is found that the addition of Sn and Ga can lower the solidus of filler metal,change the structure of intermetallic compound formed in the joint during brazing,and enhance the strength of joint.But the detail mechanism need further research.     

Rapid Ultrasonic-Assisted Soldering of AZ31B Mg Alloy/6061 Al Alloy with Low-Melting-Point Sn–xZn Solders Without Flux in Air

A novel ultrasonic-assisted low-temperature soldering was developed to join AZ31B Mg alloy and 6061 Al alloy with a series of Sn–x Zn solders. The average maximum shear strength of the joints reaches up to 87.5 MPa at soldering temperature of 300 °C under ultrasonic assistance for only 5 s using Sn–20 Zn solder. The fracture path propagates completely in the soldering seam. The results indicate that the microjet generated by ultrasonic pressure in liquid solder could strike and splinter the Mg_2Sn intermetallic compounds into small pieces, which contributes to the enhancement of the joint strength. In addition, the primary Al(Zn) solid solution phase formed during cooling stage could also strengthen the joint due to the prevention of microcracks propagation.     

镁/铝异种金属焊接的研究现状与展望

镁合金和铝合金(Mg合金和Al合金)都具有很多优良的特性,在现代工业中占有越来越重要的地位,实现Mg/Al异种金属的可靠焊接对于轻量化的发展具有重要意义。然而,在Mg/Al异种金属焊接过程中存在一些亟待解决的问题,例如Mg合金和Al合金易氧化、易形成气孔和连续分布的金属间化合物(IMCs)等严重影响接头性能。本文分析了Mg/Al异种金属的焊接性,回顾了Mg/Al异种金属焊接技术的研究进展,阐述了Mg-Al IMCs的改善和消除,并对Mg/Al异种金属焊接提出了展望。     

镁/铜异种金属激光填丝熔钎焊接特性分析

对T2纯铜板与AZ31B镁合金板以搭接接头形式进行激光填丝熔钎焊试验,研究了等热输入下激光功率对镁/铜界面附近物相结构、分布和接头性能的影响. 结果表明,在适当的焊接工艺参数下可获得成形良好并具一定强度的镁/铜搭接接头,抗剪强度最大可达164.2 MPa,为镁合金母材的64%. 激光功率较低时,镁/铜界面主要为极薄的Mg-Cu共晶组织. 当激光功率较高时,从焊缝侧到铜侧,界面组织为α-Mg+(Mg,Al)2Cu共晶组织/Mg2Cu+Cu2Mg金属间化合物/Mg-Al-Cu三元化合物/Mg2Cu+Cu2Mg金属间化合物;焊缝侧到铜侧,硬度先增大而后突然减小,再缓慢增大,结合面附近达到最大硬度165 HV. 金属间化合物是影响焊接接头性能的主要因素,接头在此处发生脆性断裂.