鎂-鋼異種金屬CMT焊接連接機(jī)理研究.pdf

1、近年來，在工業(yè)發(fā)展中對環(huán)境保護(hù)以及節(jié)約能源方面提出了嚴(yán)格要求，這使得材料輕量化技術(shù)成為新型工業(yè)生產(chǎn)中的必經(jīng)之路。鎂合金因其輕質(zhì)高強(qiáng)的優(yōu)異性能成為材料輕量化技術(shù)中優(yōu)選材料。但是鎂和傳統(tǒng)的黑色金屬材料鋼的連接制約著鎂合金材料的廣泛應(yīng)用。
　　本文利用冷金屬過渡技術(shù)（CMT）對鎂和鋼異種金屬的連接機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　首先，采用鋼焊絲(H08Mn2SiA)、鎳鋁青銅焊絲(ERCuNiAl)、鎂合金焊絲(AZ61)作為填充金屬點(diǎn)焊3

2、mm厚鎂合金與1mm厚的鍍鋅鋼板。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，因Mg和Fe之間既不固溶且又不產(chǎn)生金屬間化合物，故鋼焊絲無法實(shí)現(xiàn)鎂/鍍鋅鋼板的有效連接。當(dāng)鎳鋁青銅焊絲點(diǎn)焊鎂/鍍鋅鋼板時，因焊縫金屬易與鎂母材在熔合區(qū)生成大量Mg-Al-Cu的脆性金屬間化合物，這嚴(yán)重降低了接頭的力學(xué)性能。當(dāng)鎂合金焊絲點(diǎn)焊鎂/鍍鋅鋼板時，Zn作為連接Mg/Fe的中間過渡元素，可得到力學(xué)性能較好的焊接接頭，其最大抗拉載荷可達(dá)同一工藝參數(shù)下Mg-Mg接頭的100％。
　　

3、其次，采用AZ61鎂合金焊絲作為填充材料分別搭接焊各1mm厚的鎂/鍍鋅鋼和鎂/裸鋼，均可得到焊縫成形良好的搭接接頭。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鍍鋅層有利于焊縫金屬在鋼板上的鋪展?jié)櫇竦珜Υ罱咏宇^的力學(xué)性能不利。因鎂/鍍鋅鋼搭接接頭的釬焊界面主要有兩個反應(yīng)層：(?-Mg+MgZn)共晶相反應(yīng)層和Fe/Al相反應(yīng)層組成，而這兩相之間既不固溶且晶格錯配度大導(dǎo)致其結(jié)合性不好，在拉剪試驗(yàn)中易在Mg/Zn共晶相反應(yīng)層和Fe/Al相反應(yīng)層之間開裂。且鎂/鍍鋅鋼焊接

4、接頭的焊趾和焊跟處有多種Mg/Zn金屬間化合物(如MgZn、MgZn2、Zn+Mg2Zn11等)所組成的富鋅區(qū)形成(大約150~250?m厚)，該處的富鋅區(qū)旁的焊縫處易產(chǎn)生熱裂紋使其在拉剪試驗(yàn)中成為接頭的薄弱部位。鎂/鍍鋅鋼搭接接頭的最大抗拉載荷可以達(dá)到5.92kN。鎂/裸鋼搭接接頭釬焊界面主要利用焊絲中微量Al元素通過擴(kuò)散反應(yīng)機(jī)制生成Fe/Al相反應(yīng)層，這使得鎂/裸鋼板搭接接頭的釬焊界面處即實(shí)現(xiàn)了冶金結(jié)合且還不生成脆性相，從而提高了搭