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图1.8 FSW接头焊核区的XRD谱 图1.9 M6A2样品界面处孔洞的背散射电子像
（5） 扩散焊接
大连理工大学的赵丽敏等人[35]采用铜夹层在356℃温度下对镁铝异种金属进行扩散焊连接见图1.10,研究发现：利用镁与铜原子互扩散形成低熔点共晶液相区,能够实现镁铝材料的可靠连接。镁铝焊接接头界面区由铝铜反应层、未充分扩散铜层、铜镁反应扩散层组成。铝基体侧铝铜反应层是固溶体层,镁基体一侧铜镁反应扩散层主要是过饱和的固溶体基体及弥散析出的中间相,该区的中间相成分为Mg2Zn11及MgZn2。铜夹层的加入可有效阻止镁铝之间的互扩散。铜夹层镁铝扩散焊接头抗剪强度远超过镁铝直接真空扩散焊接头的抗剪强度。断口观察及相分析表明,接头失效发生在铜镁反应扩散层。
图1.10 Mg/Al夹层扩散焊示意图
山东大学的刘鹏、李亚江等人[36]采用真空扩散焊技术对Mg/Al异种材料进行了焊接。发现Mg/Al异种材料真空扩散焊在加热温度TP=450-490℃，压力强度P= 0.08-0.10MPa，保温时间t= 40-60min时能得到良好的扩散焊接头。扩散焊界面过渡区形成了致密的新相化合物层，见图1.11。断口形貌呈粗糙暗灰色，以解理断裂为主并伴有脆性的混合型断口，扩散界面过渡区生成了MgAl、Mg3Al2、Mg2Al3等金属间化合物。
图1.11 Mg/Al扩散焊界面区显微组织
综上所述，镁铝异种金属焊接的关键是有效控制接头金属间化合物的组成、大小、形貌及分布状态。采用爆炸焊、搅拌摩擦焊和扩散焊可以得到一定强度的镁铝异种金属接头，但是接头强度仍有待于提高，而且爆炸焊大多适合于复合板的焊接，适用范围窄；搅拌摩擦焊工艺柔性差，且不适合6mm以上板材的焊接；而镁铝异种金属的熔化焊接方面，如TIG焊、MIG焊、电阻焊等常规熔焊方法，在焊接镁铝异种材料的过程中不可避免的会产生较厚的金属间化合物层，严重影响了接头的性能。扩散焊由于可以使基体在固态下焊接，并通过合金化和工艺控制方式控制金属间化合物的产生，所以在Mg/Al异种金属焊接中具有显著的优势，通过控制加热温度、保温时间、保温过程中的压力可以更好的控制金属间化合物的生成和分布，有可能获得更优性能的接头