Mg/Al异种材料扩散焊界面组织结构及力学性能

Mg/Al扩散焊接头界面区由铝板侧过渡层(Mg2Al3相)、中间扩散层(MgAl相)、镁板侧过渡层(Mg3Al2相)组成.SEM观察分析表明,在界面铝板侧扩散层与中间扩散层之间存在一定的扩散空洞,不利于获得接头性能优良的扩散焊接头.随着加热温度的升高界面抗剪强度呈现先增大再降低的趋势,当加热温度475 ℃,保温时间60 min及压力0.081 MPa时,接头可达到最大抗剪强度18.94 MPa.接头界面扩散区的显微硬度范围为260～350 HM,明显存在三个不同硬度分布区,随着加热温度的提高,扩散区的显微硬度及扩散区宽度也相应增加.     

Mg/Al异种材料点焊接头显微组织研究

采用三相次级整流电阻焊机,对2mm厚AZ31B镁合金和LF6铝合金进行点焊试验,并采用扫描电镜、能谱分析、X射线衍射和显微硬度测试等方法,对Mg/Al异种材料电阻点焊接头进行了研究。结果表明,点焊熔核呈帽形,熔核组织形态以细小的等轴树枝晶为主,熔核边缘存在少量的柱状晶。Mg/Al点焊中Al原子的扩散速度远远大于Mg原子,在靠近镁侧形成了Mg17Al12金属间化合物层,其硬度高达251HV。     

M2/40Cr异种材料真空扩散焊的分析

采用拉伸试验、弯曲试验、硬度试验、扫描电镜断口形貌观察、显微组织分析、显微硬度测试等方法研究了高速钢W6Mo5Cr4V2(以下简称M2)与合金结构钢40Cr的真空扩散焊.结果表明,焊接温度为1 100 ℃,焊接压力为20 MPa,保温时间为30 min,真空度不低于0.1 Pa的条件下即可以实现高速钢与合金结构钢良好的冶金结合;拉伸试验、弯曲试验的断裂均发生在40Cr上.因此,可以认为在此工艺下所得焊接结合面的强度已经高于40Cr的抗拉强度与抗弯强度,低淬低回工艺可以保证高速钢和合金结构钢均具有满足使用要求的硬度.     

Cu/Al扩散焊工艺及结合界面的组织性能

采用扫描电镜（SEM）、电子探针（EPMA）、显微硬度等测试方法对Cu/Al扩散焊工艺以及接头的组织性能进行了分析。试验结果表明：采用真空扩散焊工艺,在加热温度（520-540）℃、保温时间60min、压力11.5Pa时,在Cu/Al界面处形成明显的宽度约40μm的扩散过渡区,由于在铜侧过渡区中产生金融间化合物（Cu3Al)会出现硬度峰值,控制Al的扩散含量不超过10%,可避免或减少扩散过渡区中脆性金属间化合物的产生。     

Cu／Al真空扩散焊接显微组织分析

采用真空扩散焊工艺方法,对Cu与Al扩散焊接头的组织性能进行了试验,利用扫描电镜（SEM）、电子探针9EPMA）、显微硬度等测试焊接过渡区及基体组织和性能进行了分析。试验结果表明：采用真空扩散焊工艺,在加热温度530－540℃,保温时间60min,压力11．5MPa时,在Cu/Al界面处形成明显的扩散过渡区,扩散区域宽约40μm。在铜侧过渡区中产生金属间化合物,会出现显微硬度高峰区,控制Al的扩散浓度可避免或减少界面处金属间化合物的产生。     

Cu/Al异种材料真空扩散连接研究

采用真空扩散连接工艺对Cu/Al异种材料进行连接,焊后利用扫描电镜和EDS对焊接接头的微观组织及元素扩散行为进行了研究.在焊接温度为540℃、扩散时间为60 min、焊接压力为5MPa的工艺下,焊接接头最高抗拉强度为185 MPa.     

Mg/Al异种材料脉冲TIG焊接头的组织结构

采用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)和X射线衍射(XRD)等测试方法,对用脉冲钨极氩弧焊(EMP-TIG)获得的Mg/Al异种材料焊接接头区的组织结构进行了研究.试验结果表明,用脉冲钨极氩弧焊焊接的Mg/Al接头组织性能良好,焊缝组织形态为细小的树枝状晶,熔合区存在柱状树枝晶、等轴树枝状晶和柱状晶三个明显的结晶过渡区.Mg/Al熔合区附近的显微硬度变化不大,通过控制工艺参数可以获得无明显高硬度脆性相的焊接接头.     

Fe/Al异种金属扩散界面区的显微组织

铝及铝合金/钢焊接接头结合面上易产生Fe-Al脆性金属间化合物,使接头性能下降.而Fe,Al为主要代表元素,为研究方便,故采用真空扩散焊技术对Fe/Al异种材料进行焊接.利用扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射仪(EBSD)及显微硬度计对扩散界面附近的显微组织结构、元素分布及扩散区硬度分布进行试验研究.结果表明:Fe/A...     

Fe3Al/Q235异种材料扩散焊界面相结构分析

采用X射线衍射、透射电镜和电子衍射技术对Fe3Al/Q235真空扩散焊界面附近的微观相结构进行了试验研究。试验结果表明，当加热温度1050～1080℃，保温时间60min，压力9.8MPa时，Fe3Al金属间化合物与Q235钢扩散焊界面附近形成了明显的扩散过滤区，该过渡区由Fe3Al相和a-Fe(Al）固深体构成，显微硬度约为480～540HM，不存在含铝校较高的高硬度脆性相。有利于提高Fe3Al/Q235扩散过滤区的韧性，提高扩散焊接头的抗裂纹能力。扩散过滤区中的Fe3Al相与a-Fe(Al）固溶体之间存在着（110）a-Fe(Al)//(011)Fe3Al和[001]a-Fe(Al)//[100]Fe3Al的晶体学取向关系。     

CuNi复合中间层对Mg/Al扩散焊接接头组织及力学性能的影响

采用真空扩散焊接的方法获得了Mg/CuNi/Al扩散焊接接头。采用万能试验机测试焊接接头剪切强度,通过SEM,EPMA,XRD对焊接接头的显微结构和物相组成进行了分析。结果表明,Mg/CuNi/Al扩散焊接接头剪切强度随焊接温度和保温时间的增加先增加后减小,焊接温度440℃,保温时间90 min时,接头剪切强度最大值达到22.4 MPa。焊接接头主要由Al3Mg2致密组织层、Al12Mg17针状组织层、Al12Mg17和α-Mg网状组织层组成,Cu、Ni富集于网状组织层中。Mg/CuNi/Al扩散焊接接头断口主要由Al3Mg2、Al12Mg17、AlCu3、Al2Cu和Al7Cu23Ni化合物组成,断裂方式以脆性断裂为主。     

镁铝异种材料TIG焊接接头扩散行为分析

利用现代分析测试手段分别研究了TIG焊直接焊接镁铝和镀锡焊接镁铝的焊缝熔合区形貌,并对其进行了元素扩散行为的分析及比较。结果表明镁铝直接焊接时,镁与铝之间有明显的界面,镁元素向铝母材中进行大量扩散形成扩散层,而铝元素向镁母材中的扩散很少,扩散到铝母材中的镁元素与铝形成Mg17,Al126和β—AlMg金属间化合物,造成扩散层很容易发生断裂。镁铝镀锡焊接,采用熔焊一钎焊连接方法,中间过渡金属锡与母材之间形成了一个成分、组织和性能均不相同的过渡区,该区对接头性能有着较大的影响。锡层对镁铝接头产生拘束强化作用,过渡层比镁铝直接焊接要狭窄,并且尚余一些没有扩散的锡层,阻止了镁元素向铝母材中扩散。锡过渡层对镁与铝的直接接触起到了一定的阻碍作用。     

电力大功率变压器Cu/Al火焰钎焊接头组织结构与性能

利用金相、X射线衍射和显微硬度等测试手段对大功率变压器Cu/Al引线抽头采用Zn-Al钎焊焊丝火焰钎焊接头界面附近的组织结构及硬度进行试验研究。研究结果表明,Cu/Al钎焊接头主要由明显的钎缝、Cu基体和Al基体组成。接头钎缝硬度明显高于Al基体硬度,约为136 HV,钎缝中主要是CuZn2(γ相)和Al-Zn系相,界面靠近Cu一侧主要是Al-Cu系相,这些相的存在可能是导致接头钎缝附近硬度较高的原因。     

Microstructure and mechanical behaviour of cold metal transfer welded Mg/Al dissimilar joint using wire AZ31 as filler metal

Mg/Al dissimilar butt joint was produced by modified cold metal transfer process using wire AZ31 as filler metal. The energy input characteristics and the microstructure and mechanical behaviour of the joint were investigated. Microstructural analysis shows that a diffusion Mg–Al intermetallic compounds interface layer formed along the weld boundary near Al substrate. The interface layer consisted of three intermediate layers from Al substrate to weld metal: Mg₂Al₃ layer, Mg₁₇Al₁₂ layer and Mg₁₇Al₁₂?+?α-Mg solid solution eutectic layer. The tensile strength of the welded joint was 38.4?MPa, which was fairly dependent on the lowest strength of the three intermediate layers. The brittle fracture occurred primarily within the thinnest Mg₂Al₃ intermediate layer adjacent to Al substrate.     

Interface morphology and microstructure of high-power ultrasonic spot welded Mg/Al dissimilar joint

High-power ultrasonic welding technology, which has the excellent characteristics of low-energy input and high efficiency, can effectively shorten the welding time, reduce the formation of intermetallic compounds (IMCs), and improve the strength of Mg/Al dissimilar welded joints in the future manufacturing industry. Mg/Al dissimilar metal ultrasonic welded joints with favourable mechanical properties were obtained through reasonable selection of sonotrode patterns and optimisation of welding parameters. The connection mechanisms of joints were discussed based on the analysis of weld interface morphology, microstructure evolution, and the composition and distribution of Mg–Al IMCs that varied with welding energy. The mechanical interlocking phenomenon and discontinuously distributed Mg₁₇Al₁₂ with low thickness were observed at the weld interface, which helped to improve the joint performance.     

镁和钢异种金属熔焊接头微观组织分析

采用激光一氩弧复合热源焊接工艺对AZ31B变形镁合金和304钢进行搭接焊研究.通过调整焊接参数获得最佳焊接成形,并采用扫描电镜、电子探针等先进测试手段观察焊接接头的微观组织.结果表明,复合热源焊接是一种适用于Mg和Fe异种金属材料连接的有效方法,通过在过渡区域形成新相可以实现Mg和Fe的有效连接.试验还发现,由于氧化程度存在差异,镁铁焊接接头过渡区域会产生不同新相,一种是"竹节状"的MgO相,一种是连续的(Mg)x(Fe)y(O)z复合相,而两种新相的存在获得了两种不同的镁钢连接方式.在后者形成过程中,发现镁扩散现象.     

钎焊温度及保温时间对Sn-30Zn钎料钎焊Mg/Al异种金属组织和性能的影响

采用Sn-30Zn(质量分数,%)钎料对Mg/Al异种金属进行低温钎焊.并利用扫描电子显微镜、电子探针研究了钎焊接头在不同焊接工艺参数下的微观组织演变过程,同时采用维氏硬度仪及万能力学性能试验机对接头的显微硬度和力学性能进行了测试.结果表明,当钎焊温度为330℃,保温时间为5 s时,钎焊接头组织性能较好.接头组织主要分为近镁侧的Mg₂Sn化合物层、近铝侧的Al-Sn-Zn固溶体层、焊缝中心三个区.焊缝中心区以Sn-Zn的过共晶组织为基底,上面弥散分布着Mg₂Sn相,铝基固溶体相.接头的最佳平均剪切强度为60.47 MPa.     

Mechanical properties and interface morphology of Mg/Al ultrasonic spot weld bonding welds

This paper investigates the mechanical properties and interface morphology of Mg/Al ultrasonic spot welding (USW) joint, adhesive bonding (AB) joint and ultrasonic spot weld bonding (USWB) joint. The peak load and fracture energy of USWB joint increased significantly compared to that of USW joint and AB joint. The USWB joint presented a hybrid fracture mode which was composed of the delamination failure at adhesive/Mg interface, cohesive failure within the adhesive and cleavage failure in the weld zone. The interface morphology suggested that USWB joint exhibited fewer defects in the cured adhesive matrix and elevated connection density of adhesive/metal interface, which improved joint strength and altered the fracture mode.     

铜/铝钎焊用软钎料及其焊接性研究现状

介绍了铜/铝异种材料钎焊用的几种常见软钎料及其特点、应用及研究现状.本文着重介绍了Sn-Zn和Zn-Al系钎料的特点及应用,分析了目前Sn-Zn和Zn-Al系钎料存在的主要问题,并对Zn-Al系钎料在铜/铝钎焊中的应用前景进行了展望.