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铝合金与镁合金均具有比刚度、比强度高,高尺寸稳定性,以及阻尼减震性等优越性能,在汽车、电子和通讯、化工、机械、航空等领域具有极其重要的应用价值。但由于镁的熔点低、线膨胀系数与热导率较大,导致焊接时易形成裂纹、气孔等问题,使得在焊接时易出现接头热影响区过宽及焊后易变形等缺陷。基于镁合金熔化焊的特点,固相连接成为学者们研究的热点之一,研究表明采用真空扩散焊连接镁合金与铝合金异种金属可以有效地减少焊接时出现的上述问题。文中通过真空扩散焊实现了AZ91镁合金/7075铝合金的连接,并对其扩散溶解层的显微结构及接头的力学性能进行了分析,获得了最佳扩散焊工艺参数。
首先,采用再结晶退火方法获得细晶AZ91镁合金,为扩散焊提供良好的焊接母材。试验结果表明,退火过程中发生的静态回复和再结晶可以明显地细化晶粒。晶粒尺寸随退火温度的提高及退火时间的延长均呈现出先细化后长大的变化规律。并通过对其进行温度为300℃、保温时间为30 min的退火处理,获得了平均晶粒尺寸为10.64μm的再结晶组织,晶粒细化比例达到44.8%。
其次,将经过砂纸打磨和化学处理的AZ91镁合金与7075铝合金试样放入真空环境下,在不同焊接温度、保温时间的条件下进行扩散连接。并利用金相显微镜和显微硬度计对AZ91/7075异种金属扩散焊接头的组织结构及硬度进行了分析,结果发现扩散焊界面过渡区不同区域具有不同的显微硬度值:铝侧过渡层最高,达到317.5HV;镁侧过渡层及中间扩散层也明显高于母材基体。笔者通过对不同焊接参数下扩散焊接头进行剪切性能试验,研究和分析了不同工艺参数对接头性能的影响,得出压力为10MPa,加热温度在450~480℃,保温时间在60~120min,可获得结合良好的接头,并获得了最佳扩散焊工艺参数,即:压力为10MPa,温度为470℃,时间为60min,其接头剪切强度达到最高值49.8 Mpa,约为AZ91镁合金强度的46.3%。