铝合金表面处理对AM60/A390液固扩散连接界面组织及性能的影响

利用压铸工艺将液态镁和固态铝液-固复合是镁/铝异种材料连接的新工艺,进行铝合金表面氧化膜去除工艺的研究,并在此基础上,利用自制的液固双金属复合装置将液态镁合金AM60与处理后的固态铝合金A390进行液固复合。研究铝合金表面处理对液态AM60/固态A390液固复合工艺的影响,分析研究复合试样界面的组织和性能。结果表明:采用铝合金表面处理工艺能有效地去除A390铝合金表面的氧化膜,同时在其表面形成一层含La2O3的包覆层。包覆层一方面可保护铝合金表面,避免再次被氧化;另一方面包覆层中的La2O3又可以改善液态AM60/固态A390复合界面的组织,提高界面结合强度。AM60/A390的液固复合界面的抗剪强度最高可达78.4 MPa。经过固溶处理之后,可将强度提高到84 MPa。     

Nd对Mg/Al-20Si液固复合铸造界面组织及性能的影响

采用锌酸盐浸锌工艺、QJ207钎剂处理工艺对铝合金表面进行处理,发现两种工艺均可以有效去除铝合金表面氧化膜,提高液态镁在固态铝合金表面的润湿性。使用不同含Nd量的镁合金进行镁/铝合金液固复合铸造,并采用SEM、XRD、EPMA、力学试验机、显微硬度仪等方法对焊接界面组织及性能进行分析,发现随着镁合金中Nd含量的增加,复合界面处开始出现Al-Nd相,其抑制了金属间化合物的产生,且Al-Nd相逐渐由针状Al11Nd3相向块状Al2Nd相转变。当Nd含量为1%时,获得最大剪切强度为22.28 MPa。     

镁合金/不锈钢镶嵌铸造界面制备及界面扩散行为

采用热浸镀铝合金工艺在不锈钢上制备铝基隔离防护界面,再将含热浸镀铝合金层的不锈钢骨架与AZ91镁合金镶嵌铸造成形,并研究钢/铝界面和镁/铝/钢界面形貌、界面反应生长机理和界面元素扩散行为。结果表明,不锈钢骨架与热浸镀铝合金形成紧密冶金结合界面,界面生长由Al、Fe元素在化合物层上相互扩散反应控制;AZ91镁合金与浸镀铝不锈钢骨架形成良好的冶金结合,并形成了由Al、Mg金属在界面处熔化与扩散反应控制的复杂界面结构;镁合金与不锈钢之间未发生元素相互扩散,实现了镁合金与不锈钢之间的物理隔离效果。     

异种金属Mg-Al液固扩散焊工艺及其界面组织与性能

采用锌酸盐工艺对固态铝合金进行表面处理,除去氧化膜的同时在铝表面沉积一层锌层,有效地改善了Mg-Al之间的润湿性。在优化Mg-Al液固复合工艺的基础上,获得了界面结合良好的Mg-Al双金属复合材料。对界面组织和性能的研究表明,去除氧化层并防止其再生是改善Mg-Al双金属润湿性的关键因素。双金属界面处发生了成分扩散,形成了冶金结合。     

Sn变质对AM60/6061液固复合界面组织和性能的影响

研究了铝合金表面处理及Sn对镁合金变质处理对AM60/6061液固复合界面组织性能的影响。结果表明,铝合金表面处理可以有效改善AM60/6061液固复合的润湿性,使镁、铝合金之间形成良好的冶金结合。Sn对镁合金变质处理,可以改善AM60/6061液固复合界面的组织。随着Sn添加量的增大,弥散分布的Mg2Sn相可以有效细化界面组织,复合界面剪切强度明显提高,最大剪切强度达到32.7 MPa。当Sn添加量过大时,界面剪切强度则会下降。     

铝-钢连接液固界面反应研究进展

详细综述了铝钢异种材料连接过程中液态铝与固态钢界面反应的研究进展,重点分析了钢的热浸镀铝、铝钢异种金属钎焊以及熔钎焊的界面反应产物的种类、生成顺序及生长机制,并对熔钎焊短时非平衡态固液界面反应的特点进行了分析和讨论。     

铝-镁合金磁脉冲焊接界面形貌研究

采用不同的焊接工艺参数对1060铝合金与AZ31镁合金进行磁脉冲焊接试验。结合铝-铝界面形貌,对比探讨磁脉冲铝-镁异种金属焊接接头界面波特征。通过SEM/EDS、纳米压痕试验,着重研究界面"熔化区"的产生机理、分布特点以及此区域的硬度变化。试验结果表明:界面呈不规则的波状结合方式,嵌入镁层的界面波远大于铝层;在"熔化区"会生成脆硬的第二相,此相分布在Al基一侧。通过调整适当的焊接工艺参数可避免此"熔化区"产生。     

Mg/Al异种金属焊接研究现状

镁合金和铝合金是当前广泛应用并具有良好前景的有色金属材料,而Mg/Al异种金属焊接是当前研究的热点问题。本文介绍了当前镁铝异种金属常用焊接方法的研究现状,分析了焊接中常出现的问题和解决方案。提出进一步开展镁铝焊接工艺和基础理论研究,对于推动镁铝异种金属焊接应用具有重要的意义。     

AZ31B/Al电场固相扩散界面结构及性能分析

采用电场激活固相连接工艺(FADB)实现了AZ31B镁合金与铝粉的固相扩散,观察研究了界面处扩散溶解层的微观形貌和相组成以及界面处元素交互扩散分布情况,测试了扩散溶解层的表面硬度和耐腐蚀性,探讨电场对AZ31B/Al固相扩散的影响.研究结果表明,在FADB条件下,AZ31B/Al结合界面处形成的扩散溶解层由均匀共晶层-溶解过渡层和胞晶区构成;外加电场通过降低界面处生成物的激活能,促进了Mg-Al间的扩散反应,所形成的锯齿状结构有利于提高界面连接强度;试样表面的平均硬度及耐腐蚀性能均高于镁合金母材.     

Mg/Al固相连接镁铝元素扩散行为的分析

以AZ31镁合金和纯铝为研究对象,利用电子万能压力机在不同的加热温度下对镁和铝异种金属进行连接,并用扫描电镜、X射线衍射仪对Mg/Al接头界面组织结构进行了观察和分析。结果表明,当加热温度为440℃时,Mg/Al接头界面结合良好,Mg/Al接头过渡区附近主要形成Mg2Al3和Mg17Al12金属间化合物。     

铝基复合材料扩散焊接接合区微连接行为

以铝基合材料Al2O3p/6061Al为对象,对该种材料扩散焊接接合区微连接行为进行了探索性的研究,分析了接头微观组织及力学性能。研究表明,扩散焊接温度对接合区的微连接行为有显著影响,当焊接温度低于铝基复合材料固相线温度时,增强相-基体、增强相-增强相之间微连接属弱连接;当焊接温度介于该种材料液、固两相温度区间时,接头区域出现液态基体金属,增强相-基体之间可以实现较好结合,同时液态金属对增强相-增强相接触部位进行渗透,使增强相-增强相接触转化为增强相-基体-增强相结合,在此基础上发现在铝基复合材料液、固两相温度区有“临界温度”存在,为成功实现该种材料扩散连接奠定理论基础。     

消失模铸造液-液复合Al/Mg双合金界面特征研究

通过设置铝隔层,利用消失模铸造实现了Al/Mg双合金的液-液复合。使用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)研究了Al/Mg双合金界面的组织特征。结果表明,铝隔层成功阻止了液态合金混液,被完全熔化,与液态合金一起发生冶金反应。镁合金和铝合金实现了良好的冶金结合,形成了均匀的反应层,其中镁合金侧反应层是由Mg_(17)Al_(12)相和δ-Mg相组成的共晶组织,铝合金侧反应层由连续分布的Al_3Mg_2相和颗粒状的Mg_2Si相组成。     

Mg/Cu/Al接触反应钎焊工艺及元素扩散行为分析

采用铜中间层对镁合金与铝合金进行了接触反应钎焊,利用SEM,EDS研究了接头的微观形貌及组织结构,并对界面Cu元素的扩散行为进行了分析. 结果表明,铜中间层可有效阻隔镁与铝的接触反应,界面无Mg-Al系金属间化合物生成;相同温度下,Cu原子在Mg元素中的扩散能力远大于在铝中的扩散能力,导致Al/Cu侧在温度低于560 ℃时无法产生有效连接,且温度高于570 ℃时镁合金溶解过多,工艺区间过窄. 在565 ℃保温20 min可实现连接,但抗剪强度仅12.6 MPa. 采用低温长时间保温,随后高温短时加热的工艺可实现Mg/Cu/Al接头有效连接. 在475 ℃保温60 min,560 ℃加热7 min的条件下,接头强度可达31.2 MPa.     

摩擦增材辅助Ti/Al搅拌摩擦搭接接头特征分析

为解决Ti/Al异种材料搅拌摩擦焊接接头强度低、搅拌针磨损等问题,提出一种摩擦增材辅助搅拌摩擦搭接焊(friction addition-friction stir lap welding, FA-FSLW)技术. 该新工艺延续了固相连接的优势,具有热输入量低、界面金属间化合物薄等特点.文中研究了以6082铝合金作预沉积层辅助实现3 mm厚2A12铝合金板与4 mm厚TC4钛合金板之间的连接,焊接过程中搅拌头扎入铝沉积层而不接触钛表面,得到抗拉载荷最大为12.2 kN的接头.结果表明, FA-FSLW复合焊接头的界面迁移越大,接头承载越小.同时,发现界面处的Ti, Al元素发生了明显互扩散,Si元素在界面偏聚,与Ti, Al元素发生冶金反应后形成层状纳米级Ti-Al-Si金属间化合物,为提高接头强度奠定基础.     

镁合金管材包覆挤压界面特性研究

采用5083铝合金和纯铜为包覆材料,AZ31镁合金为基体材料挤压出镁合金复合管材。当挤压比为23. 0时,铝外包覆镁管界面与铜内包覆镁管界面均结合良好,镁铝界面结合强度大于镁铜界面结合强度。界面研究结果表明,铝包镁与铜包镁界面两侧元素均未发生明显远程扩散。镁铝双金属界面层主要是化学反应形成Al_3Mg_2,镁铜双金属界面层无化学反应产生,属于固相扩散,元素扩散层较薄。     

稀土La对Al-Si合金复合材料凝固组织与溶质偏析的影响

利用挤压铸造法制备了Al2O3/Al-Si-La复合材料;研究了稀土La对复合材料凝固组织以及基体合金凝固时溶质偏析的影响。结果表明,稀土La可细化基体合金的凝固组织,La富集在界面附近,有利于改善铝合金液对氧化铝短纤维的润湿性,但是未发现任何富稀土相在界面上形成。稀土La对基体合金中镁的偏聚没有明显的影响,镁和稀土La均在界面处富集,且它们的分布位置大致近似。     

不同挤压比下Mg/Al双金属界面的微观组织与力学性能研究

利用正挤压将镁合金MB26和铝合金7075在不同挤压比下挤压成包覆棒材。重点研究了镁铝复合棒材在不同挤压比下的微观组织和力学性能。结果表明,挤压温度450℃时制备的Mg/Al复合棒材在不同挤压比的试样界面厚度不均,在170~2300μm,且在界面上能看到一些微孔;界面处的硬度值明显高于镁铝两基体的硬度值,高达256HV以上;随着挤压比的增加,镁铝结合界面的硬度增大,界面厚度增加,晶粒变得细小;在高温高压下,Mg/Al复合棒材在界面结合区发生了元素的扩散,进而在结合界面发生冶金反应:近铝侧生成Al_3Mg_2相,近镁侧生成Al_(12)M_(17)相。     

转速对铝-镁异种金属摩擦螺柱焊接头的影响

采用摩擦螺柱焊对铝、镁异种金属进行连接,并结合数值模拟对焊接过程的温度场进行分析,研究焊接转速对接头微观结构和温度场的影响。结果表明,结合界面的镁合金一侧出现了膨胀现象,异种金属结合界面扩散层的厚度随着转速的增加而增加,转速为2500 r/min时,扩散层厚度达到35μm;转速的增加会使焊缝内部的峰值温度和高温区域范围增加。断裂发生在在铝-镁结合界面处,表明结合界面为整个接头的薄弱部位。     

机械振动法制备Al/Sn复合材料

以工业用铝合金和锡为原料,利用机械振动的方法,去除铝表面的氧化膜,采用固-液复合法,制备Al/Sn复合材料.并对其附着强度、电导率、结合界面进行了检测,研究表明,通过此方法制备出的Al/Sn复合材料界面结合良好,兼有铝的优良导电性能和锡的焊接性能,且制备工艺平稳、简单、易控制和调整,具有良好的工业运用前景.     

低温超音速火焰喷涂铝-微弧氧化复合膜的制备与性能研究

先采用低温超音速火焰喷涂技术在AZ91D镁合金表面沉积一层致密的Al涂层,再采用微弧氧化技术进行微弧氧化处理,进而获得复合涂层。对热喷涂铝涂层微弧氧化的成膜过程、氧化膜微观结构和成分、复合涂层的耐腐蚀性能等进行了研究,并与在2024铝合金及AZ91D镁合金表面的微弧氧化过程和氧化膜层进行了对比。结果表明:在Al涂层上微弧氧化形成的微弧氧化膜呈多孔珊瑚状,相结构主要为γ-Al2O3,没有微裂纹产生,其微弧氧化过程与2024铝合金的微弧氧化大致相同;复合涂层具有良好的抗盐雾腐蚀性能,可显著提高镁合金的耐蚀性。