鎂-銅異種金屬冷金屬過(guò)渡技術(shù)(CMT)焊接性研究.pdf

1、現(xiàn)代工程工業(yè)領(lǐng)域中，異種金屬結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用不僅可對(duì)每種材料的性能充分利用，物盡其用，同時(shí)也可節(jié)省貴重金屬并且降低結(jié)構(gòu)成本。鎂及鎂合金由于具有密度小，比強(qiáng)度小，比剛度高，良好的尺寸穩(wěn)定性等性能而廣泛的應(yīng)用于機(jī)械、化工、交通、航天航空、核工業(yè)、石油設(shè)備等領(lǐng)域。銅及銅合金具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐蝕性及良好的塑性而廣泛應(yīng)用于電氣、電子、動(dòng)力、化工、交通、航空和軍工等領(lǐng)域。因而鎂、銅異種金屬材料的連接具有很高的應(yīng)用價(jià)值。
　　本文采用了冷

2、金屬過(guò)渡技術(shù)(CMT)對(duì)AZ31B鎂合金及工業(yè)純銅T2進(jìn)行搭接和對(duì)接焊。采用TPS-3200 CMT焊機(jī)一元線性程序通過(guò)控制送絲速度、焊接電流、焊接電壓等焊接工藝參數(shù)并研究其對(duì)焊接接頭焊縫表面成型及力學(xué)性能和組織成分的影響。同時(shí)，本文還通過(guò)掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)對(duì)焊接接頭及其斷口各個(gè)區(qū)域進(jìn)行了微觀組織和相組成分析，闡明了鎂銅異種金屬的連接機(jī)理。
　　結(jié)果表明，焊接送絲的速度、焊接電壓，焊接速度等焊接參數(shù)以及不同

3、成分的焊絲對(duì)焊縫成型及所得焊接接頭的性能有著非常重要的影響。優(yōu)化焊接參數(shù)可以焊出焊縫成型和接頭性能都很理想的焊接接頭。焊接接頭主要由鎂側(cè)的熔化焊焊接接頭和銅側(cè)的釬焊接頭組成，鎂銅釬焊界面上形成了熔焊和釬焊混合的焊接接頭。熔化焊焊接接頭由熔化的鎂母材、熔化的焊絲形成的焊縫金屬以及熱影響區(qū)形成;鎂銅焊接接頭的焊縫區(qū)主要是骨架狀的Mg17Al12分布在鎂的固溶體α-Mg的邊界上，焊接接頭的釬焊界面相組成比較復(fù)雜。釬焊界面的頭部和尾部由于銅原子

4、的熱擴(kuò)散作用形成了一層金屬間化合物，主要是Mg17Al12+α-Mg+ Mg2Cu，厚度在40μm左右，釬焊界面的中心區(qū)域B區(qū)由于熱輸入很大，銅局部熔化，形成了第二層金屬間化合物，主要是白色方塊狀的MgCu2+Mg2Cu+Al6Cu4Mg5，在送絲速度小于11.0m/min時(shí)，金屬間化合物層對(duì)鎂銅的連接以及焊接接頭力學(xué)性能起關(guān)鍵作用。焊接接頭的熔合線處鎂母材因受熱而出現(xiàn)了晶粒粗大現(xiàn)象。當(dāng)送絲速度大于11.0m/min時(shí)，由于銅熔化量的增

5、多，主要成分是MgCu2的脆性相充滿(mǎn)焊縫，導(dǎo)致焊縫強(qiáng)度變低。通過(guò)焊接接頭硬度測(cè)試可知，熔合線區(qū)域和金屬間化合物層區(qū)域是焊接接頭強(qiáng)度最低的部分。通過(guò)對(duì)焊接接頭拉伸斷裂斷口的微觀組織和相組成分析可知鎂銅焊接接頭主要有三種斷裂位置:一種接頭斷裂于熔合線靠焊縫一端，另一種斷裂于焊縫，第三種斷裂于釬焊界面的金屬間化合物層中。使用鎳鋁青銅焊絲所焊焊接接頭的力學(xué)性能不高，最高只達(dá)到1.2KN左右，使用AZ61和AZ92鎂焊絲所焊的焊接接頭的力學(xué)性能很