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针对镁/铝异种合金采用传统熔焊焊接接头强度较低,其他固相焊接方法焊接棒材结构的限制,以及国内外关于镁/铝连续驱动摩擦焊接研究较少,本文开展了 AZ31B镁合金和6061铝合金棒材连续驱动摩擦焊工艺优化、端面结构设计和加中间层的研究,并对接头进行宏观形貌、微观结构形貌、SEM、EDS、XRD和拉伸性能等分析。镁/铝连续驱动摩擦焊工艺试验结果表明:正交试验因素水平取值范围为转速1200-2300r/min,摩擦时间4-8s,顶锻压力85-130MPa。正交试验得到最优工艺参数组合为A3B2C2,即转速2000r/min,摩擦时间6s,顶锻压力105MPa。各工艺参数对接头强度影响程度大小:A(转速)>B(摩擦时间)>C(顶锻压力)。工艺试验典型试样分析结果表明:接头界面不同位置受热-力耦合作用的差异造成接头镁铝两侧组织和硬度存在明显分区,镁侧近界面出现细晶粒的硬化区而铝侧出现Mg2Si溶解形成的软化区。接头最大抗拉强度为96MPa,断裂形貌为脆性断裂。断口EDS和界面XRD发现接头存在金属间化合物Al3Mg2和Al12Mg17。接头界面扩散层和金属间化合物层整体较为薄且均匀,中心和边缘处产热和金属间化合物性质差异造成金属间化合物种类和厚度不同。不同端面结构的铝棒进行工艺试验研究结果表明:螺孔接头强度随着孔径增加而增大,当螺孔直径为3mm时拉伸强度最大为129MPa,提升了 37.7%,达到母材57.3%,断裂形貌为脆性断裂。锥形和圆台结构的锥面易形成塑性金属塞积,降低接头性能;而螺纹孔结构能改变材料的流动,达到铆接加焊接的双重效果,孔径增加不连续区域向孔内偏移,孔径缩小减弱,孔口附近“勾形”结构趋于合理,提升接头强度;螺孔附近界面金属间化合物层在挤压作用下,沿孔口发生一致取向的弯折。加锌中间层工艺试验结果表明:接头强度随着锌层厚度增加而增加,最大提高了19.8%;接头断口呈脆性断裂,锌的加入使得接头断裂在残余Zn或Mg-Zn脆性相处;整个扩散层由残存锌层、Mg-Zn扩散层以及较薄的Al-Zn扩散层组成,扩散层厚度由中心向边缘从150μm减小至64μm。Mg-Zn扩散层中高硬度的镁锌金属间化合物Mg2Zn11和镁铝锌三元化合物Mg32(AlZn)49是接头中较薄弱的地方,残余锌层的厚度无法精确控制,限制了接头强度的提升。