稀土元素Y在Mg-Al-Zn基釬料中的作用及熱力學(xué)行為研究.pdf

1、鎂合金釬焊具有加熱溫度低、焊件變形小、生產(chǎn)效率高等特點，尤其適用于連接復(fù)雜、精密、多釬縫結(jié)構(gòu)，對鎂合金的應(yīng)用具有重要的意義。目前鎂合金釬焊技術(shù)還不是很成熟，還沒有廣泛應(yīng)用的鎂合金釬焊材料。針對現(xiàn)有的鎂合金釬料熔點高，釬焊接頭強度較低的問題，通過添加微量的合金元素，改善鎂合金釬料合金的性能是一種重要的方法。稀土元素Y與Mg的晶格結(jié)構(gòu)相似，可以作為異質(zhì)形核，對鎂基合金具有細(xì)晶強化作用；且Y在鎂中的固溶度較大，對鎂基合金的固溶強化效果顯著。因

2、此本文以Mg-Al-Zn釬料為基礎(chǔ)研究對象，在其中添加不同含量的稀土元素Y，研究了稀土元素Y對釬料熔化特性、微觀組織以及在超聲波輔助條件下釬料的鋪展性能、填縫性能和釬焊接頭剪切強度的影響，并利用周模型對Mg-Al-Zn-Y四元合金體系組元活度進(jìn)行了熱力學(xué)計算。
　　 研究結(jié)果表明：設(shè)計和制備的含稀土Y的Mg-Al-Zn基釬料具有良好的熔化特性，盡管添加稀土元素Y后，釬料的液相線溫度上升6～7℃，但三種釬料的固液溫度區(qū)間均小于10

3、℃，有利于避免母材過燒，提高釬焊接頭質(zhì)量。同時釬料具有良好的鋪展和填縫性能，鋪展面積最大為80.4m㎡，單位時間的填縫長度可達(dá)32.6mm/s。
　　 通過SEM、EDS和XRD等方法對釬料合金和接頭界面進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明：Mg-Al-Zn-Y試驗用釬料主要由α-Mg固溶體、MgAlZn共晶組織、MgZn化合物相、Al-Y化合物析出相組成。稀土元素Y的加入，改變了α-Mg的生長方式，由不規(guī)則狀向樹枝晶轉(zhuǎn)變。隨著稀土元素Y含

4、量的增加，α-Mg枝晶逐漸細(xì)化，并且組織中稀土化合物相增加，甚至有大片狀稀土相析出，并伴隨有偏聚現(xiàn)象。
　　 在超聲波輔助釬焊條件下，隨著超聲時間的增加，三種釬料釬焊接頭的剪切強度呈先上升后減小的趨勢，1＃釬料（Mg-Al-Zn-0.5Y）在超聲時間2s時，接頭剪切強度達(dá)最大值79.4MPa，接頭界面連接緊密，有明顯的反應(yīng)層，此時，釬焊接頭斷裂于釬縫處。
　　 通過采用周模型對Mg-Al-Zn-Y四元合金元素間活度相互作