论文部分内容阅读
镁合金被誉为21世纪“绿色工程材料”,其比重较小,比强度、比刚度高,具有优良的减震性、导热性、可回收性,且镁的蕴含量比较丰富,在汽车、航空航天、电子等领域得到越来越广泛的应用。由于镁合金本身的焊接特性,镁合金的焊接方式也成为制约镁合金发展的因素。熔化焊时很容易产生裂纹、气孔等缺陷及热影响区性能下降,钎焊时母材不熔化,只有钎料熔化,依靠液态钎料和固态母材间的相互扩散形成钎焊接头。在钎焊过程中,由于钎焊温度较低,母材的物理化学性能受到的影响小,焊接应力和变形较小。所以钎焊已经成为镁合金焊接的重要方法之一。本文主要从镁合金钎焊材料入手,对AZ31B镁合金低熔点钎料进行研究,获得了熔点低、润湿性好、性能优良、经济无毒的钎料合金。经综合分析,确定钎料合金系统以Sn-Zn系为基,添加合金元素A1和Mg,改善钎料的润湿性,降低钎料熔点,提高力学性能。通过设计钎料配方,进行钎料铺展试验,对钎料配方进行优化。试验结果表明,适量Al、Mg元素的添加可以显著改善.Sn基钎料的润湿性,其中当Al和Mg含量分别在1.7%和3.4%时,Sn-Zn-Al与Sn-Zn-Mg系两种三元钎料的润湿性较好,经优化后得到的Sn-Zn-Al-Mg系四元钎料的润湿性得到进一步改善。采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射及性能测试等分析测试方法对钎料的组织物相及性能进行研究。结果表明,A1的加入细化了Sn-Zn-Al系钎料基体组织,且针状富Zn相数量较Sn-Zn共晶钎料明显减少,Al-Zn-Sn固溶体以树枝状或花瓣状形态分布在基体上；Sn-Zn-Mg系钎料中灰色块状组织增加,可能为Mg2Sn化合物+p-Sn固溶体；润湿性最好的Sn-Zn-Al-Mg系钎料基体由初生的β-Sn相+细化的(Sn-Zn)共晶组织+针状富Zn相组成,在基体上分布的块状组织由(Sn-Zn)共晶+Mg2Al3+Mg32(Al, Zn)49化合物组成,少量的Mg2Sn化合物分布于Sn-Zn共晶组织上,树枝状组织为Al-Zn-Sn固溶体。三种多元钎料的熔点均在210℃以下,其中Sn-Zn-Al-Mg系钎料熔点最低,熔化温度区间为181.3-C～191.8℃,固一液相线温度间隔为10.5℃；三种钎料中Sn-Zn-Al-Mg系钎料抗拉强度最高,抗拉强度为122MPa。经综合分析当Al和Mg元素含量分别为1.8%和1.5%,Sn-Zn-Al-Mg系钎料组织性能最佳,为试验选定的最优钎料,可用于钎焊AZ31B变形镁合金。使用最优钎料钎焊AZ31B变形镁合金,通过光学显微镜、扫描电镜等设备对钎焊接头进行了组织分析。结果表明,在钎缝界面区发现明亮的过渡层,经推测为Mg2Sn相+Al-Zn固溶体相+Sn-Zn共晶组织,钎缝中心区域基体是Sn-Zn过共晶组织,分布着Al-Zn-Sn固溶体相,通过面扫描发现钎料元素与母材元素之间的元素扩散较明显。