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AZ31B镁合金因其具有的优良特性被广泛应用于航空航天等国防领域,其和不锈钢等异种材料的连接得到越来越多的重视。开发AZ31B镁合金的连接成为一项必不可少的技术。扩散连接是航空航天制造领域近年来迅速发展起来的一种先进的连接成形技术,能够形成与母材性能和显微组织非常接近的接头,适用于异种材料焊接。
采用适当的工艺参数,镁合金无中间层扩散连接是可行的,气氛、表面处理方法、温度、压力和时间是影响接头质量的关键工艺参数。重点讨论了气氛对1mm板厚的AZ31B镁合金扩散连接接头剪切强度的影响。温度和时间要根据其它参数取适当的值,而压力则是在不使接头产生明显变形的情况下,尽可能的加大压力。
经过实验确定了AZ31B镁合金扩散连接时较好工艺参数:温度420℃,压力达到15 MPa,保温时间为3h,气氛为高纯氩气400Pa,表面前处理采用:丙酮清洗→1000号砂纸打磨一乙醇超声波清洗→CrO3溶液腐蚀→乙醇清洗→密封待焊。
对3mm板厚的AZ31B镁合金进行扩散连接实验,剪切强度平均28.5MPa,分析了不同温度下的接头界面区域的金相组织,断口分析为脆性断裂,断口XRD分析物相为α-Mg和γ-Mg17Al12。
在高纯氩气保护的气氛条件下,可以实现AZ31B镁合金和0Cr18Ni9不锈钢的无中间层扩散连接,实验结果表明,在450℃,压力25MPa,保温3h实验条件下扩散连接时,扩散连接接头剪切强度平均20.6MPa。
对不同保温温度410℃,430℃,450℃的AZ31B镁合金与0Cr18Ni9不锈钢接头界面微观组织观察,对接头界面区域进行主要元素的线扫描与面扫描,界面过渡区域各反应层进行元素成分测定,对断口进行SEM观察及成分测定,发现随着温度的升高,接头元素之间的扩散加剧,界面处逐渐形成冶金结合。