超聲輔助釬焊AZ31B鎂合金釬料及接頭性能研究.pdf

1、我國(guó)是鎂資源最豐富的國(guó)家之一，鎂合金由于具有良好的物理及加工性能，被譽(yù)為二十一世紀(jì)的綠色工程材料，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。隨著對(duì)節(jié)能、降耗、環(huán)保的迫切需求，鎂合金結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用日益廣泛，對(duì)其接頭質(zhì)量提出了更高的要求。 釬焊方法在鎂合金的連接上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可在較低溫度下實(shí)現(xiàn)鎂合金的精密連接。但目前對(duì)鎂合金釬焊材料及釬焊工藝的研究還不成熟。針對(duì)傳統(tǒng)釬焊方法使用釬劑影響鎂合金接頭耐蝕性，降低接頭性能；現(xiàn)有鎂合金釬料熔點(diǎn)高

2、、適用性差的問(wèn)題，本文采用超聲波輔助釬焊工藝在大氣中實(shí)現(xiàn)了鎂合金的無(wú)釬劑釬焊。通過(guò)合理的成分設(shè)計(jì)，研制了適合于超聲波釬焊AZ31B鎂合金的釬料。研究了釬料成分對(duì)其性能的影響，超聲作用時(shí)間、預(yù)留間隙對(duì)釬焊接頭剪切強(qiáng)度影響，并對(duì)接頭的微觀組織進(jìn)行了分析。通過(guò)對(duì)接頭在NaCl溶液中電化學(xué)行為的分析，研究了氯離子對(duì)接頭抗蝕性的影響，說(shuō)明了鎂合金無(wú)釬劑釬焊的必要性。 在Mg-Zn基體上加入Al元素，釬料熔化區(qū)間減小，填縫速率、鋪展面積、耐

3、蝕性及接頭剪切強(qiáng)度均提高。隨著Al元素含量的增加，Mg-Al-Zn釬料熔化區(qū)間增大，填縫速率增加，鋪展面積減小，耐蝕性及其接頭的剪切強(qiáng)度下降。在Mg-Al-Zn釬料基礎(chǔ)上添加Nd元素，釬料熔化區(qū)間減小，填縫速率提高，鋪展面積增大，耐蝕性及接頭剪切強(qiáng)度降低，α-Mg生長(zhǎng)方式由不規(guī)則狀向樹(shù)枝晶轉(zhuǎn)變。隨Nd元素含量的增加，Mg-Al-Zn-Nd釬料熔化區(qū)間減小，鋪展面積、填縫速率及接頭剪切強(qiáng)度均先增加后減小，α-Mg組織細(xì)化。通過(guò)全面評(píng)價(jià)Mg

4、-Al-Zn及Mg-Al-Zn-Nd釬料的性能，2＃釬料(Mg-50n-3Al)的綜合性能最好，適于AZ31B鎂合金的無(wú)釬劑超聲波釬焊。 隨超聲振動(dòng)時(shí)間的增加，接頭的剪切強(qiáng)度先增大后減小，預(yù)留間隙對(duì)接頭剪切強(qiáng)度的影響呈相似變化。2＃釬料的最佳工藝參數(shù)為：預(yù)留間隙0.15mm，超聲振動(dòng)3s，此工藝下，接頭剪切強(qiáng)度可達(dá)84.1MPa。接頭界面連接緊密，有明顯反應(yīng)層，焊縫主要為α-Mg和MgZn相構(gòu)成。沿釬料填縫方向的接頭組織存在較大