镁基条带非晶的制备及其在铝合金中焊接应用研究

论文摘要

本文使用Al元素部分代替Mg65Cu25Y10合金中的Cu元素，利用单辊甩带法制得宽5mm，厚70～80μm的Mg65Cu24Al1Y10、Mg65Cu22Al3Y10和Mg65Cu20Al5Y10三种成分非晶条带。分别借助X射线衍射分析（XRD）和示差扫描量热仪（DSC）对合金的结构及升温转变过程进行了研究。根据DSC曲线确定了非晶形成能力的玻璃转变温度（Tg）、晶化温度（Tx）、固相线温度（Tm）和熔化温度等温度参数。以铝合金ZL203为母材，Mg65Cu25-xAlxY10（x=1、3、5）条带非晶态合金为中间层钎料，在0．5MPa压力，480℃～520℃条件下焊接，利用金相显微镜、扫描电镜（SEM）研究了焊接接头的微观形貌和成分分布，结果表明：Mg65Cu24Al1Y10接头界面含有不连续接触或空洞，随着焊接温度的升高，不连续接触或空洞逐渐减少，在510℃时，接头形成有效的接合；Mg65Cu22Al3Y10和Mg65Cu20Al5Y10钎料；界面接合良好，未观察到片状夹杂物、气孔及未焊合等缺陷；随着温度的升高，焊缝宽度逐步减小，焊缝界面趋于平直化；基体中的Al元素通过晶界偏聚到焊缝中，焊缝中Mg元素以及微量的Y元素扩散到基体中，Cu元素分布均匀，没有发生偏聚现象。通过电子式万能试验机对接头的机械性能进行研究，结果表明：随着温度的升高，Mg65Cu22Al3Y10和Mg65Cu20Al5Y10两种中间层拉伸强度先升高后降低；在510℃时，拉伸强度达到最大值分别为51．8MPa和56．7MPa，当温度升高到520℃时，两种钎料接头拉伸强度迅速下降为17MP和19．1MPa，主要可能是此温度与基体材料的熔点比较接近，在压力的作用下，造成基体材料组织疏松，导致接头强度急剧的下降。本实验选用最佳的连接温度为510℃。在保温5～20min条件下，时间对接头性能的影响不大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 非晶态合金简介
• 1.2 非晶态成形理论
• 1.3 非晶合金的制备
• 1.3.1 非晶带材的制备
• 1.3.2 大块非晶的制备
• 1.3.2.1 水淬法
• 1.3.2.2 铜模铸造法
• 1.3.2.3 高压铸造法
• 1.3.2.4 真空吸铸法
• 1.4 非晶态合金的性能及应用
• 1.4.1 非晶合金的机械性能
• 1.4.2 非晶合金的化学性能
• 1.4.3 非晶合金的应用
• 1.4.3.1 块状非晶金属合金的应用
• 1.4.3.2 甩带非晶合金的应用
• 1.4.3.3 非晶态材料的焊接特性
• 1.5 镁基非晶合金发展
• 1.6 本课题研究的目的与任务
• 第二章 实验方法与内容
• 2.1 实验材料
• 2.2 试验步骤
• 2.3 试验设备及工作原理
• 2.3.1 非晶薄带制备设备
• 2.3.2 非晶薄带检测
• 2.3.3 炉中焊接设备
• 2.3.4 接头力学性能测试
• 2.3.5 接头组织结构分析
• 2.4 其它试验设备
• 第三章 MG-CU-AL-Y条带非晶合金的制备
• 3.1 镁基非晶态合金的制备工艺
• 3.1.1 母合金制备
• 3.1.2 Mg-Cu-Al-Y条带非晶合金制备
• 3.2 MG-CU-AL-Y条带合金的XRD检测
• 3.3 MG-CU-AL-Y条带合金的DSC检测
• 3.4 本章小结
• 第四章 预置镁基非晶中间层的铝合金焊接初探
• 4.1 铝合金的钎焊技术现状
• 4.1.1 铝合金焊接的困难和特点
• 4.1.2 铝合金钎焊技术现状
• 4.2 焊接工艺的确定
• 4.2.1 钎焊接头的确定和焊前预处理
• 4.2.2 钎焊温度
• 4.2.3 钎焊时间
• 4.2.4 压重
• 4.3 焊接工艺参数对接头性能的影响
• 4.3.1 显微硬度
• 4.3.2 拉伸强度
• 4.3.2.1 连接温度对连接强度的影响
• 4.3.2.2 保温时间对连接强度的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 镁基非晶中间层接头组织分析
• 5.1 引言
• 5.2 接头断口的X射线衍射分析
• 5.3 焊接接头金相分析
• 5.4 焊接温度对接头显微组织的影响
• 65Cu₂₂A₁₃Y₁₀非晶中间层焊缝组织及元素特征分析'>5.4.1 Mg₆₅Cu₂₂A₁₃Y₁₀非晶中间层焊缝组织及元素特征分析
• 65Cu₂₀Al₅Y₁₀非晶中间层焊缝组织及元素特征分析'>5.4.2 Mg₆₅Cu₂₀Al₅Y₁₀非晶中间层焊缝组织及元素特征分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表（录用）的学术论文