AM60-6061Al液固復(fù)合工藝及界面組織性能研究.pdf

1、Mg/Al復(fù)合雙金屬鑄件在汽車車身結(jié)構(gòu)減重方面有著顯著的意義和廣泛的應(yīng)用。本文采用“液固復(fù)合法”，利用自制的高真空雙金屬液固復(fù)合試驗(yàn)裝置，研究液相鎂合金AM60和固相6061鋁合金間的液/固復(fù)合的潤濕性和界面結(jié)合。重點(diǎn)研究了固態(tài)6061鋁合金的表面處理、AM60/6061A1液/固復(fù)合工藝及其對(duì)雙金屬復(fù)合界面的組織和性能的影響。主要研究結(jié)果如下：
　　1.鋅酸鹽工藝與電鍍工藝相結(jié)合，對(duì)固體6061鋁合金進(jìn)行表面處理，表面處理工藝的

2、流程為：超聲波清洗-堿洗除油-酸洗出光-酸活化-浸鍍-電鍍，可在去除6061鋁合金表面Al2O3氧化膜的同時(shí)，在其表面鍍覆一層保護(hù)膜以免鋁合金再次氧化形成氧化膜。通過對(duì)鍍層外觀測(cè)定、鍍層厚度測(cè)試、鍍層結(jié)合力檢測(cè)以及XPS分析，可知：在室溫條件下，在浸鋅預(yù)處理的6061鋁合金表面可以電鍍上一層50μm左右的鋅層，外觀呈青灰色，色澤均勻，表面光亮。鋅層與6061A1襯底之間無明顯缺陷，結(jié)合力良好，有效的去除了6061A1表面的Al2O3氧化

3、層。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，6061A1的表面處理工藝大大改善了液態(tài)AM60對(duì)固態(tài)6061A1的潤濕性。
　　2.通過對(duì)固態(tài)6061A1的預(yù)熱時(shí)間與預(yù)熱溫度之間關(guān)系、鍍鋅層厚度與6061A1預(yù)熱溫度的關(guān)系的測(cè)定，尋找AM60/6061A1的液固復(fù)合的最佳工藝參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：6061鋁合金襯底預(yù)熱時(shí)間不能超過80S、預(yù)熱溫度應(yīng)控制在500℃到590℃之間，既保證6061A1不會(huì)熔化又增強(qiáng)Mg與Al元素的擴(kuò)散反應(yīng)；鍍Zn層的厚度隨預(yù)熱溫度增

4、加而減小，從室溫下的50μm到590℃時(shí)的完全揮發(fā)。因此，通過調(diào)節(jié)固相6061A1合金的預(yù)熱溫度、預(yù)熱時(shí)間以及鍍鋅層厚度可以控制AM60(L)/6061A1(S)的界面組織并改善其力學(xué)性能。
　　3.通過對(duì)試樣復(fù)合界面進(jìn)行掃描、能譜分析，可知AM60(750℃)/6061A1(560℃)液固復(fù)合雙金屬試樣界面為冶金結(jié)合界面，界面組織為含Al高于AM60的Mg合金鑄態(tài)組織。AM60/6061A1雙金屬樣品顯微硬度測(cè)試表明：界面反應(yīng)層

5、寬度約為200μm。界面結(jié)合處的顯微硬度顯著高于兩側(cè)，和二側(cè)連接處的顯微硬度的變化相對(duì)比較平緩，界面處的內(nèi)應(yīng)力較小。剪切強(qiáng)度測(cè)試表明：經(jīng)過表面處理后，AM60/6061A1雙金屬試樣的剪切強(qiáng)度比未經(jīng)過表面處理的雙金屬試樣提高了30%-90%。6061A1襯底預(yù)熱溫度越高，所形成的AM60/6061A1液固復(fù)合樣品的剪切強(qiáng)度越高。當(dāng)6061A1預(yù)熱溫度達(dá)到590℃，接近6061鋁合金固相線(606℃)時(shí)，界面的剪切強(qiáng)度顯著增加，達(dá)到90M