CN102416526A - 一种预置镁基非晶态中间层的am60b镁合金焊接新方法 - Google Patents

一种预置镁基非晶态中间层的am60b镁合金焊接新方法 Download PDF

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司乃潮
陈振华
杨道清
朱菊明
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Abstract

一种预置非晶态中间层的AM60B镁合金焊接新方法，属于镁合金焊接领域，其特征为：以AM60B镁合金为基体材料，经线切割加工成15mm×15mm×20mm方柱状，选取镁基非晶态的Mg65Cu22Ni3Y10合金为中间层，将制成2mm厚的Mg65Cu22Ni3Y10板状镁基非晶态中间合金夹入AM60B镁合金柱状材料之间，采用对接接头进行扩散焊接。扩散连接的最佳参数为，压力0.2MPa、升温速率20℃/min、焊接温度440℃、保温10分钟，此时AM60B镁合金接头的抗拉强度达到最大值138MPa，AM60B镁合金本体强度为135-145MPa，说明采用本发明扩散焊接镁合金完全达到要求。

Description

一种预置镁基非晶态中间层的AM60B镁合金焊接新方法
技术领域
本发明涉及镁合金焊接领域，特指一种预置镁基非晶态中间层的AM60B镁合金焊接新方法。
背景技术
虽然镁基非晶态合金近十年来在制备方面取得了突破性的进展，但是目前还没有人将具有较大非晶形成能力的镁基非晶态合金应用到焊接领域。这是由于镁合金的焊接性能不好，很难实现可靠焊接，镁合金结构件以及镁合金与其它材料结构件之间的焊接问题成为制约镁合金应用的技术瓶颈和急待解决的关键技术之一。镁合金在焊接过程中会产生如：粗晶、氧化和蒸发、热应力、焊缝下塌、气孔、热裂纹等一系列的问题。此外，镁及其合金易燃烧，所以在熔化焊接时需要惰性气体或焊剂的保护。正因如此，目前大量的研究集中在怎样改善焊接接头组织结构和提高接头的性能方面，应用的焊接方法主要有钨极惰性气体保护焊(TIG)、熔化极惰性气体保护焊(M IG)、搅拌摩擦焊(FSW)、摩擦焊(FW)、激光焊(LBW)、电子束焊(EBW)和电阻点焊(RSW)等，至于镁合金的其它焊接方法如压力焊(缝焊、对焊)、钎焊和扩散焊等领域的研究还比较少。其次，现在使用的镁合金焊丝在焊接性能、力学性能、表面处理状态、尺寸精度等方面离要求还有很大的差距，且无法进行自动化焊接。从钎料方面来看，还没有用于镁合金焊接的钎料和钎剂。因此，研制高质量的镁合金焊接材料对促进镁合金焊接技术的发展同样具有重要意义。
基于以上原因，本发明开发出一种预置镁基非晶态中间层的AM60B镁合金焊接新方法，经过查询，未见有相关专利发表。
发明内容
本发明开发出一种预置镁基非晶态中间层的AM60B镁合金焊接新方法，其特征为：以AM60B镁合金为基体材料，经线切割加工成15mm×15mm×20mm方柱状，选取非晶态的Mg65Cu22Ni3Y10合金为中间层，将制成2mm厚的Mg65Cu22Ni3Y10板状镁基非晶态合金夹入AM60B镁合金柱状材料之间，采用对接接头进行扩散焊接(见图1)。扩散焊接前非晶态材料用砂纸将表面打磨干净，镁合金表面用钢刷清理。
在高纯氩气保护下的电阻炉中扩散焊接AM60B镁合金。扩散焊接材料准备好后将电阻炉进行升温，保持升温速率在20℃/min，待温度升高到300℃左右时，用夹具将镁基非晶态Mg65Cu22Ni3Y10合金夹入AM60B镁合金柱状材料之间，然后放进电阻炉中，放进去前先通入氩气约2min，确保夹具内的空气完全驱除。待升至距扩散焊接温度3℃左右时调节调压器，使之在扩散焊接温度上下波动不超过正负2℃，在该温度下以一定的压力保温一段时间，然后将扩散焊接后的材料取出空冷至室温。本发明以非晶态Mg65Cu22Ni3Y10合金为中间层，在一定的压力下、不同的升温速率、不同的焊接温度及保温时间的工艺方法条件下经过多次试验，确定扩散焊接的最佳参数为：压力0.2MPa、升温速率20℃/min，焊接温度440℃、保温10分钟，此时AM60B镁合金接头的抗拉强度达到最大值138MPa，AM60B镁合金本体强度为135-145MPa，说明采用本发明扩散焊接镁合金完全达到要求。
由图2可以看出，在390℃焊接时(图2a)，焊缝接头分为明显的三层(从中心到两侧依次为：中间层化合物-氧化及夹杂物层-基体)，中间层两侧存在较厚的氧化膜和夹杂物在400℃焊接时(图2b)，氧化及夹杂物层厚度大大减小；当温度升高到410℃焊接时(图2c)，中间合金两侧接合面开始出现中间合金与基体的反应层；在420℃焊接时明显看到中间层呈树枝状向两侧的基体生长，说明该温度下的液相中间层以基体相界作为短路通道向母材扩散，液态钎料与母材之间存在着激烈的元素互扩散行为；在430℃焊接时(图2b)，焊缝两侧的氧化层和夹杂物基本消失，基体与中间层相互扩散后产生了扩散区；在440℃焊接时(图2c)，焊缝两侧的氧化层和夹杂物完全消失，取而代之的是基体与中间层相互扩散后产生的扩散区。
附图说明
图1预置中间层的AM60B镁合金的扩散焊接示意图。
图2不同保温温度的扩散焊接接头微观形貌
压力0.3MPa，保温10min
a 390℃，b 400℃，c 410℃，d 420℃，e430℃，f440℃
具体实施方式
实施例
以AM60B镁合金为基体材料，经线切割加工成15mm×15mm×20mm方柱状，选取镁基非晶态的Mg65Cu22Ni3Y10合金为中间层，将制成2mm厚的Mg65Cu22Ni3Y10板状镁基非晶态中间合金夹入AM60B镁合金柱状材料之间，采用对接接头进行扩散焊接(见图1)。扩散焊接前非晶态材料用砂纸将表面打磨干净，镁合金表面用钢刷清理。
在高纯氩气保护下的电阻炉中扩散焊接AM60B镁合金。扩散焊接材料准备好后将电阻炉进行升温，保持升温速率在20C/min，待温度升高到300℃左右时，用夹具将镁基非晶态Mg65Cu22Ni3Y10合金夹入AM60B镁合金柱状材料之间，然后放进电阻炉中，放进去前先通入氩气约2min，确保夹具内的空气完全驱除。待升至距扩散焊接温度3℃左右时调节调压器，使之在扩散焊接温度上下波动不超过正负2℃，在该温度下以一定的压力保温一段时间，然后将扩散焊接后的材料取出空冷至室温。本发明以非晶态Mg65Cu22Ni3Y10合金为中间层，在一定的压力和保温时间下、不同的焊接温度工艺方法条件下经过多次试验，确定扩散焊接的最佳参数为：压力0.2MPa、升温速率20℃/min、焊接温度440℃、保温10分钟，此时AM60B镁合金接头的抗拉强度达到最大值138MPa，AM60B镁合金本体强度为135-145MPa，说明采用本发明扩散焊接镁合金完全达到要求。

Claims (2)

1.一种预置镁基非晶态中间层的AM60B镁合金焊接新方法，其特征为：以AM60B镁合金为基体材料，经线切割加工成15mm×15mm×20mm方柱状，选取镁基非晶态的Mg65Cu22Ni3Y10合金为中间层，将制成2mm厚的Mg65Cu22Ni3Y10板状镁基非晶态中间合金夹入AM60B镁合金柱状材料之间，采用对接接头进行扩散焊接。
2.根据权利要求1所述一种预置镁基非晶态中间层的AM60B镁合金焊接新方法，其扩散焊接的最佳参数为，压力0.2MPa、升温速率20℃/min、焊接温度440℃、保温10分钟，此时AM60B镁合金接头的抗拉强度达到最大值138MPa，AM60B镁合金本体强度为135-145MPa，采用本发明扩散焊接镁合金完全达到要求。
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