镁合金与钢接触反应钎焊接头组织及性能研究

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当今社会科技飞速发展,新材料、新工艺越来越广泛地被应用到工业生产当中,人们对材料综合性能的要求也越来越高,但是单一的金属材料其性能往往难以满足各种工程要求,而异种金属的焊接结构是实现材料复合性能的重要途径。其中,镁合金/钢的焊接结构同时具备结构轻量化和较高力学性能等优点,具有广泛的应用前景。但是镁合金/钢二者直接焊接难以实现冶金结合,借助中间过渡材料是实现镁合金/钢之间可靠连接的重要途径。本文选用Zn-15Al和Zn-22Al钎料作为中间层过渡材料来进行AZ31B镁合金和DC01钢异种金属间的接触反应钎焊,然后向中间层中加入稀土La,对比不同成分的中间层和接头的微观组织形貌,对接头剪切强度进行测定,并对断口两侧进行相成分分析。实验表明:当中间层中加入适量的稀土La时,能够细化中间层的显微组织。但是当La加入含量过高时,固液界面前沿的La会与Zn和Al形成Zn-Al-La三元化合物而析出,从而使其对微观组织的细化作用减弱。当加入La的含量为0.05wt.%时,使用Zn-22Al中间层的镁合金/钢接头剪切强度最大,为93MPa。采用Zn-22Al-xLa(x=0,0.05,0.1,0.2wt.%)钎料作为中间层进行AZ31B镁合金和DC01钢的焊接时,接头中的Fe Al3相会抑制镁基体中的Mg与镀层中的Zn发生反应,从而避免在接头中生成大量的Mg Zn2金属间化合物。由于Fe Al3金属间化合物的性能优于Mg Zn2,因此AZ31B/Zn-22Al-x La(x=0,0.05,0.1,0.2wt.%)/DC01接头的剪切强度均大于AZ31B/Zn-15Al-x La(x=0,0.05,0.1,0.2wt.%)/DC01接头的剪切强度。
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