鎂合金超聲輔助過渡液相擴散連接機理及性能研究.pdf

1、在鎂合金眾多連接方法中，過渡液相擴散（TLP）連接由于可獲得與母材組織、性能接近的接頭而獨具優(yōu)勢。然而鎂合金使用該方法焊接連接溫度較高、焊接時間較長且需要在真空環(huán)境下完成，使得這項技術在工業(yè)應用中效率低、成本高。為此，本文以航空航天工業(yè)常用的MB8鎂合金為研究對象，探索出了一種大氣環(huán)境下鎂合金超聲輔助過渡液相擴散（U-TLP）連接方法；探索出適合鎂合金U-TLP連接的三種中間層材料及其U-TLP連接工藝；利用金相組織分析、X射線衍射分析

2、、能譜分析、硬度分析、剪切強度分析、斷口分析等方法，分析了接頭的組織和性能；通過試驗研究，對U-TLP連接的關鍵過程進行了深入分析。
　　采用純Zn箔為中間層時，在370 ℃施加1s超聲波，接頭主要由Mg51Zn20和MgZn的化合物層以及界面的Mg(Zn)固溶層構成。隨著超聲波作用時間的延長，化合物層減少至斷續(xù)狀并最后消失。當超聲時間達到120s，接頭完全由Mg(Zn)固溶體所構成，其剪切強度為106.4MPa，并斷裂于鎂合金內

3、部。此外，為了縮短超聲時間，提出了“首次超聲+升溫+二次超聲”的工藝，即370 ℃首次超聲后，升高到更高的焊接溫度再次施加超聲波。采用該工藝，溫度升高至490 ℃施加2s超聲后，同樣可實現(xiàn)完全由Mg(Zn)固溶體組成的接頭，其剪切強度可達109.27Mpa。
　　通過對純Pb箔及黃銅合金箔為中間層的Mg合金U-TLP連接工藝、接頭組織及力學性能的研究發(fā)現(xiàn)，只要選取的中間層材料與Mg合金存在低熔共晶反應且在Mg中有一定固溶度，均可在

4、大氣環(huán)境下快速獲得由完全Mg基固溶體組成的高強度接頭。
　　大氣環(huán)境下超聲輔助去除氧化膜的過程為：超聲在固體中的聲塑性效應使得氧化膜發(fā)生局部破碎并形成原子相互擴散的通道；連續(xù)的氧化膜被元素的“皮下擴散”和共晶反應脫離基體漂浮在液體中，并在超聲空化效應下被破碎成小的碎塊；最后氧化膜碎塊隨著液體被超聲波擠出接頭中。超聲加速等溫凝固機理為：超聲的聲流攪拌作用使大量的液體擠出接頭間隙，減少了接頭中需要通過擴散凝固的液體；在等溫凝固的最后階