美国人[24]最近研究了变形镁合金AZ31B-H24和半固态铸造镁合金AZ91D与铝合金6061的搅拌摩擦焊研究。光学显微镜分析表明,从基体材料经过渡区到搅拌区晶粒尺寸明显减小。接头没有气孔。镁合金到铝合金接头的搅拌区显示为独特的异种金属接头,再结晶的层状富镁或富铝的复杂的交错组织构成流动态特征。焊缝区的元素分析表明层状中含有等量的镁和铝,也有其他的富含其中一种元素的再结晶层状区。整个接头区的维氏硬度没有低于母材,且超硬的针状相是母材硬度的3倍。
德国GKSS研究中心[50]系统地研究了搅拌摩擦焊焊接异种金属镁合金和铝合金,研究表明,镁和铝异种接头只有在镁合金做前进端时才能达到镁合金接头强度的80%,韧性达到近30%。
哈尔滨工业大学的阎久春等人[25]和西安交大[26]也进行了异种金属镁合金和铝合金的搅拌摩擦焊,研究结果表明,搅拌摩擦焊镁铝的异种金属接头最高强度可达80MPa 。但文献[27]明确指出,搅拌摩擦焊镁和铝对于焊接参数的要求苛刻。
(3) 爆炸焊
70年代苏联的研究者[9]已经在供货状态下,对Amr5M铝合金与MA2-1和MA-8镁合金的进行了爆炸焊研究,研究结果表明:用“正向”焊接法,即450℃退火的MA2-1合金板作为复板焊成的接头性能比较实验,得出了较低的强度平均值(σb≈5OMPa ),结合界面有局部熔化区。在MA2-1近缝区出现与焊缝中心线呈不同方向的微裂纹。
“反向”焊接采用了450℃退火的镁合金板作为基材,在基材上包复铝或铝合金,消除了镁的脆性破坏倾向,并且不会形成引起强度性能下降的低塑性化合物。铝和Amr5M铝合金与MA2-1和MA-8镁合金通过爆炸焊是可以焊在一起的。但是,铝合金的强度偏低,另外,镁的脆性破坏倾向严重,对微裂纹敏感,要得到性能较好的接头需要在较高温度退火。在450℃退火的MA2-1合金板再焊可以减轻脆性。
(4) 磁脉冲焊
2007年日本学者[33]研究了采用磁脉冲焊连接镁合金和铝合金薄板,获得了成功。镁和铝的接触波形界面在1Oμm内,但没有具体介绍镁和铝的界面组织。
2008年以色列科学家[34]研究了镁铝异种金属磁脉冲焊的接头组织形貌。研究发现镁铝界面的熔化薄层在快速凝固中形成了不同成分的金属间化合物相。根据磁脉冲焊接的能量计算,可以有足够的能量熔化界面薄层形成金属间化合物相。熔化过程中界面上的射流起到了重要作用。
2镁、铝异种金属熔化焊研究现状
(1) 电弧焊接
以色列研究人员[28]研究了3mm厚的铸造镁合金(AM50和AZ31)和铝合金6063的MIG焊和电子束焊。MIG焊分别采用A1-1050, A1-4043, Al-1Owt.%Sr和AZ92作为填充材料。焊接接头用很小的力就可以掰断。通过光镜和扫描电镜观察以及能谱分析可知,熔合线附近出现了共晶组织,熔合区中心的组织主要是β-Mg17(A1,Zn)12。采用Al-1Owt.%Sr作为填充材料,焊缝中包含Sr的相。在铝的一侧,可以看到Mg和Sr加强的晶界。晶界处产生连续的脆性相。AZ31的热影响区有几个毫米,而AM50的大约只有几百个微米。镁和铝异种焊接接头很脆,强度很低,加入Sr也没有减少β相。
(2) 激光焊接
BIAS[29](德国不来梅束流应用技术研究所)认为控制扩散过程的途径是用高速度高能量的激光束实现全面的低热输入,加热和冷却时保持高温组分。因镁和铝的熔点非常接近。因此,两种金属的同时熔化不可避免,熔化的金属会相互混合。焊缝中心处硬度显著增加,没有发现包含金属间化合物层的区域。另外,能谱分析表明焊缝中心处的成分是逐步递增或递减的,而不是预想的台阶式变化。日本[30]也尝试用激光搭接焊异种金属镁合金和铝合金,接缝的抗拉强度为600-1200N 。来!自~751论-文|网www.751com.cn