AZ31B鎂合金-6063鋁合金超聲輔助釬焊接頭界面組織研究.pdf

1、鋁合金和鎂合金都具有密度小，比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，在航天、航空等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。但這兩種金屬焊接時極易生成脆性的金屬間化合物，使其很難獲得性能優(yōu)良的接頭。在釬焊時，如何選擇釬料避免有害金屬間化合物的生成，是獲得鋁/鎂異種金屬優(yōu)質(zhì)接頭的關(guān)鍵。為此本文選用了自制的Sn-Zn-Ag、Zn-Sn-Cu以及Mg-Al-Zn釬料，在大氣下采用超聲波輔助釬焊技術(shù)進(jìn)行了6063鋁合金/AZ31B鎂合金的焊接。通過OM、SEM以及 EDS能譜觀察分析了釬

2、焊接頭的微觀形貌及元素分布，XRD分析了焊縫兩側(cè)界面的物相組成，并使用萬能力學(xué)試驗機(jī)檢測了釬焊接頭的力學(xué)性能，得到了以下的實驗結(jié)果。
　　實驗結(jié)果表明，采用Sn-Zn-Ag釬料在超聲波作用下釬焊鎂/鋁異種金屬，能夠有效的阻止Mg-Al高脆硬性的金屬間化合物的生成。但在釬縫與鎂母材界面處和釬縫中，都會有大量的Mg-Sn金屬間化合物的生成，明顯不利于接頭的力學(xué)性能。測得使用該釬料時，獲得的鎂/鋁釬焊接頭的平均剪切強(qiáng)度為37MPa，斷裂

3、位置在鎂合金與釬縫界面處的Mg-Sn金屬間化合物處。研究還同時發(fā)現(xiàn)，超聲波作用下，Sn-Zn-Ag釬料對鋁合金基體有著顯著的溶解作用，并且隨著超聲波時間施加時間的增加，釬縫中溶解的Al元素的含量也在增加，當(dāng)超聲波施加時間為4.5s時，溶解進(jìn)入釬縫中的Al元素均勻分布在整個釬縫區(qū)域中。
　　采用Zn-Sn-Cu釬料在超聲波作用下釬焊鎂/鋁異種金屬，鋁合金側(cè)界面組織主要是由黑色的AlMg3與Mg2Sn相，層片狀α-Mg+γ-MgZn珠

4、光體組織組成；Mg合金側(cè)界面組織主要是由黑色斑點(diǎn)狀的Mg-Al-Zn固溶體組織和白色網(wǎng)狀的γ-MgZn組織組成。研究發(fā)現(xiàn)，使用Zn基釬料在超聲波作用下釬焊鎂、鋁合金，釬接接頭有大量Mg-Al金屬間化合物的產(chǎn)生，嚴(yán)重地使接頭力學(xué)性能惡化。接頭平均剪切強(qiáng)度只有18MPa，接頭斷裂方式以脆性斷裂為主，斷裂位置產(chǎn)生在鎂合金與釬縫界面?zhèn)鹊摩?Mg+γ-MgZn珠光體組織處。
　　采用Mg-Al-Zn釬料在超聲波作用下釬焊鎂/鋁異種金屬，鋁合

5、金與釬縫界面?zhèn)鹊奈⒂^組織主要是由初生α-Mg（Al，Zn）相以及α-Mg（Al，Zn）+γ-MgZn相組成的珠光體組織組成；鎂合金與釬縫界面處的組織主要是由γ-Mg17Al12相和α-Mg相相間排列的共晶組織組成。隨著超聲波時間的增加，界面處黑色骨骼狀的α-Mg(Al，Zn)固溶體組織，逐漸被破碎變小，而釬縫中黑色α-Mg(Al，Zn)固溶體形貌變得更加細(xì)小，彌散分布在釬縫中。接頭平均剪切強(qiáng)度23MPa，斷裂方式為脆性斷裂，斷裂位置發(fā)生