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镁合金作为最轻、最经济的金属结构材料具有比强度和比刚度高、减震吸冲性能强等优点,被誉为新世纪的绿色工程材料,其广泛使用离不开连接技术的支持,尤其是与铝合金形成的复合结构,不仅能够进一步减轻构件重量,又能同时发挥各自的优点,在航空航天和汽车工业等领域有广阔的应用前景。但镁合金和铝合金在焊接过程中会不可避免地产生大量有害金属间化合物,从而严重影响接头性能。本文采用Cu中间层对AZ31B镁合金和ZL108铝合金进行了接触反应钎焊,对接头界面分析发现,Cu中间层可有效避免镁合金和铝合金反应生成Mg-Al系金属间化合物。但研究不同工艺参数下的接头界面组织发现,Mg/Cu侧与Al/Cu侧的界面反应有较大差异,当温度低于560℃时Al/Cu界面不能形成有效连接;温度高于570℃时镁合金母材溶解过多,钎焊工艺区间非常窄。在565℃保温20min可实现连接,接头剪切强度仅12.6MPa。针对钎焊过程中出现的界面反应不平衡问题,本文基于扩散理论建立了Mg/Cu/Al界面反应动力学模型,分别求解出液相产生后Mg/Cu界面和Al/Cu界面的反应速率计算式,并得到Cu中间层在两侧界面的溶解速率,进而得到母材、中间层的溶解量及各界面反应层厚度,并与试验结果相符。动力学计算结果表明,界面反应速率均随温度的升高而上升,随时间的增加而下降;界面反应速率在初始200s内与时间先呈指数关系,之后近似呈线性关系,最后趋于稳定值;相同温度下,Mg/Cu界面反应速率远大于Al/Cu界面反应速率;与Al/Cu界面相比,Mg/Cu界面的反应速率随温度变化的程度较大,尤其在560℃以上,速率随着温度升高急剧增加。根据中间层两侧界面反应的特点,制定了高温短时保温和低温长时保温两种改善工艺,并计算得到相应工艺的优选参数。分析各工艺条件下的界面形貌及力学性能可发现,高温短时保温工艺的高温阶段加热时间稍短则Al/Cu界面无法形成连接,加热时间稍长则Mg合金溶解量增加,且Mg/Cu界面组织恶化,该工艺在高温阶段工艺区间过窄,仍无法得到Mg/Cu/Al的可靠接头;采用低温长时保温工艺可得到连续的Al/Cu界面反应层并且能够有效控制Mg合金溶解量,先在483℃保温60min,再升到555℃加热11min得到接头的剪切强度可达43.7MPa,但此时在Mg/Cu界面聚集、长大的Mg-Cu金属间化合物成为接头的薄弱区域,断裂发生在Mg-Cu金属间化合物层。Mg合金在真空中具有较强的挥发性,各个工艺参数下的Mg合金表面均有不同程度的挥发损失,为此研究了Mg合金在真空中的挥发动力学,计算得到不同参数下Mg合金的挥发速率及挥发率。计算表明先在483℃保温60min,再升到555℃加热11min得到接头的Mg合金挥发率为28.25%,Mg合金表面挥发损失现象较严重。故确定先在475℃保温60min,再升到560℃加热7min的工艺参数为最佳参数,其Mg合金挥发率为21.93%,得到接头的剪切强度为31.2MPa。