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镁合金和铝合金异种金属的扩散焊接在国民经济以及国防军事领域具有广泛的应用背景,两种材料的连接可以综合地发挥两种合金的各自优良性能,对于合理、充分、高效地利用镁合金和铝合金材料具有重要的意义。
本论文采用真空扩散焊接的方法制备了镁合金(MB2)与铝合金(LY12)的扩散焊接接头。采用超声无损检测方法表征了MB2/LY12扩散焊接接头的界面结构;利用万能试验机测试了MB2/IY12扩散焊接接头的拉伸强度;利用XRD、SEM、EDS、EPMA、显微硬度等测试手段测试了MB2/LY12扩散焊接接头的显微结构、元素分布以及界面处金属间化合物等,并对其形成机理进行了分析。
MB2/LY12扩散焊接接头在工艺制度为焊接温度480℃、保温时间100min、焊接压力3MPa,时,抗拉强度值达到极大值5.66MPa。接头界面处生成了三种高硬度脆性金属间化合物,拉伸断口显微形貌结果表明断口发生在金属间化合物层,LY12侧断口存在少量塑性区,为塑性断裂与解理断裂组成的混合型断口,MB2侧断口主要由解理断裂组成,在MB2侧存在扩散空洞,这对接头力学性能是不利的,受接头残余应力以及高硬度脆性金属间化合物影响导致接头结合处易发生断裂。
焊接接头拉伸断口的物相、能谱分析均表明,拉伸断口存在的主要物质为Al3Mg2、AlMg、Al12Mg17三种金属间化合物,MB2和LY12两侧分别存在少量Mg(ss,Al)和Al(ss,Mg)固溶体,此外,在接头界面处出现了Si、Mn、Cu元素的富集,中间层厚度随着焊接温度和保温时间的升高而增大,其中AlMg层厚度比Al3Mg2层和Al2Mg17层厚度增长快。
MB2/LY12焊接接头界面处反应生成物由热力学因素和动力学因素共同决定。MB2/LY12扩散焊接界面扩散区形成主要经过4个阶段:有效物理接触阶段、Al(ss,Mg)和Mg(ss,Al)固溶体形成阶段、三种金属间化合物相形成阶段、AlMg层快速增长,Al3Mg2层和Al12Mg17层缓慢增长阶段。