CN109396634B - 一种纯Pb作为中间反应材料层的镁合金超声辅助焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纯Pb作为中间反应材料层的镁合金超声辅助焊接方法，经过中间反应材料层的设计条件筛选，筛选出纯Pb箔为中间反应材料层与镁合金进行焊接，选用纯Pb箔作为中间反应材料层有利于降低焊接温度，无需钎料辅助在大气环境下完成焊接，绿色环保，在焊接过程中只有极少量脆性金属间化合物产生，得到全Mg基固溶体接头，本焊接时间短，接头力学性能高，焊接效果好。

Description

一种纯Pb作为中间反应材料层的镁合金超声辅助焊接方法

技术领域

本发明涉及镁合金焊接技术领域，尤其是涉及一种纯Pb作为中间反应材料层的镁合金超声辅助焊接方法。

背景技术

伴随航空航天、交通、3C电子等领域结构轻量化的发展，Mg合金及其复合材料等轻质材料应用越来越广泛，其结构件的高性能制造离不开成熟的焊接技术作支撑。而目前的焊接技术如熔化焊、传统钎焊和过渡液相扩散焊接等存在焊接温度(焊接温度指的是中间反应材料层的反应温度)偏高、氧化膜难以去除、待焊接母材易软化等不足，有的焊接技术还需在真空或保护气体下焊接，焊接时间太长，在焊接过程中产生脆性的金属间化合物造成接头力学性能普遍较低。因此迫切需要探索其高性能焊接新方法与新技术。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种纯Pb作为中间反应材料层的镁合金超声辅助焊接方法，经过筛选出合适的中间反应材料层，使用优选的工艺方法，在焊接过程中无脆性金属间化合物产生，得到全固溶图接头，本焊接时间短，接头力学性能高，焊接效果好。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种纯Pb作为中间反应材料层的镁合金超声辅助焊接方法，包括待焊接母材和中间反应材料层，待焊接母材仅限于镁合金，包括以下步骤：

中间反应材料层筛选步骤，

条件一，中间反应材料层的熔化温度低于待焊接母材的熔点195-205℃，或中间反应材料层与待焊接母材主要元素之间的共晶温度低于待焊接母材熔点150-300℃，

条件二，中间反应材料层与待焊接母材主要元素之间的固溶度最大值至少达到10％，

条件三，中间反应材料层主要元素与待焊接母材中的原子半径差最大不超过50pm，

条件四，中间反应材料层主要元素与待焊接母材之间的电极电位差至多在-0.8V以内，

中间反应材料层至少满足以上四个条件中的三个条件，根据以上条件，选用中间反应材料层为纯Pb箔；

表面处理步骤，将待焊接母材的待焊接面进行机械打磨和超声清洗；

焊接前组装步骤，选用膜状或片状的纯Pb箔作为中间反应材料层，将中间反应材料层夹持在两个待焊接母材的焊接界面之间，中间反应材料层分别与两个待焊接母材的焊接界面接触，待焊接组件组装完成；

上机固定步骤，将待焊接组件放置在超声焊接设备的加工平台，并使超声工具头压紧在待焊接组件的上部；将超声工具头向待焊接组件纵向方向施加压力，压力值为0.1-0.2MPa；

第一共晶反应步骤，通过超声工具头将焊接超声波传导至待焊接组件，对待焊接组件进行加载超声，焊接超声波的功率控制在200-500W，焊接超声波的频率控制在10-30kHz，同时通过加热设备升温中间反应材料层，加热设备功率控制在4-6kW，加热设备频率控制在200-250kHz，中间反应材料层的反应温度控制在275-285℃，在焊接超声的作用下，待焊接母材的物理状态为固态，中间反应材料层的物理状态为液态，发生第一共晶反应，反应式为：L→Pb(Mg)+Mg2Pb，形成固液界面，实现初步冶金接合；

第二共晶反应步骤，超声工具头对待焊接组件继续施加焊接超声波，焊接超声波的功率控制在200-500W，焊接超声波的频率控制在10-30kHz，同时通过加热设备升温中间反应材料层，加热设备功率控制在4-6kW，加热设备频率控制在200-250kHz，将中间反应材料层的反应温度控制在485-495℃，待焊接母材的物理状态为固态，中间反应材料层的物理状态为液态，待焊接母材与中间反应材料层发生第二共晶反应，其中反应式为：L→Mg(Pb)+Mg2Pb，Mg(Pb)固溶体的物理状态为固态；

全Mg基固溶体接头形成步骤，超声工具头对待焊接组件继续施加焊接超声波，焊接超声波的功率控制在200-500W，焊接超声波的频率控制在10-30kHz，同时通过加热设备对中间反应材料层进行保温，加热设备功率控制在4-6kW，加热设备频率控制在200-250kHz，将中间反应材料层的反应温度控制在485-495℃，Mg(Pb)固溶体形成Mg(Pb)固溶体层，待焊接组件等温凝固完成，Mg(Pb)固溶体的物理状态为固态，从而形成全Mg基固溶体接头；

完成焊接组件步骤，对中间反应材料层取消保温和对待焊接组件取消焊接超声波，在大气环境中保持压力冷却至室温，得到焊接成品。

进一步的技术方案中，在所述第一共晶反应步骤中，对待焊接组件施加焊接超声作用时间为3-5秒；在所述第二共晶反应步骤和全Mg基固溶体接头形成步骤中，施加焊接超声作用总时间为20-30秒。

进一步的技术方案中，在所述第一共晶反应步骤中，优选地，对待焊接组件施加焊接超声作用时间为3秒；在所述第二共晶反应步骤和全Mg基固溶体接头形成步骤中，对待焊接组件施加焊接超声作用总时间为20秒。

进一步的技术方案中，所述中间反应材料层的焊接界面大于所述待焊接母材的焊接界面；在所述中间反应材料层筛选步骤中，所述纯Pb箔的厚度为45-55μm。

进一步的技术方案中，所述待焊接母材包括上基板待焊接母材和下基板待焊接母材，上基板待焊接母材放置于中间反应材料层的上面，下基板待焊接母材放置于中间反应材料层的下面，上基板待焊接母材的尺寸设置为16mm*16mm*3mm，下基板待焊接母材的尺寸设置为20mm*20mm*3mm。

进一步的技术方案中，所述全Mg基固溶体接头形成步骤中，所述全Mg基固溶体接头包括Mg2Pb颗粒。

进一步的技术方案中，在所述第一共晶反应步骤中，优选地，将中间反应材料层的反应温度控制在280℃；在所述第二共晶反应步骤和全Mg基固溶体接头形成步骤中，中间反应材料层的反应温度控制在490℃。

进一步的技术方案中，所述待焊接母材选用ME20M镁合金。

进一步的技术方案中，在所述表面处理步骤中，对所述待焊接母材的所述待焊接面进行打磨，选用400-1500目的砂纸对待焊接面进行打磨，待焊接母材放置于浓度为90-100％丙酮溶液中并使用清洗超声波进行超声清洗，超声清洗时间为10-20分钟。

进一步的技术方案中，在所述中间反应材料层筛选步骤中，优选地，所述纯Pb箔的厚度为50μm。

采用上述结构后，本发明和现有技术相比所具有的优点是：

1.采用纯Pb箔作为中间反应材料层，得到接头组织为全Mg基固溶体接头，接头组织的力学性能好，焊接时间短，焊接效果好。

2.纯Pb箔与待焊接母材有较低的共晶温度，利用纯Pb箔作为中间反应材料层，使中间反应材料层与待焊接母材在较低的温度实现初步焊接。

3.利用焊接超声作用于待焊接组件，使待焊接母材中的氧化膜破除，无需钎剂即可实现共晶液相的反应铺展，整个焊接过程绿色、环保。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的焊接超声波辅助过渡液相扩散焊接结构示意图。

图2是本发明Mg-Pb二元相图。

图3-5是本发明纯Pb作为中间反应材料层，待焊接母材为镁合金，加热至280℃，施加焊接超声3秒后，再升温至490℃分别施加焊接超声时间为2秒、10秒和20秒的接头界面组织形貌示意图；

图6是图3的放大示意图。

图7是本发明纯Pb作中间反应材料层，待焊接母材为镁合金，在280℃施加焊接超声作用3秒，再继续升高至490℃焊接时施加的焊接超声作用不同时间的接头剪切强度示意图；

图8是本发明纯Pb作中间反应材料层，待焊接母材为镁合金，在280℃施加焊接超声作用3秒，再继续升高至490℃焊接时施加焊接超声作用20秒的接头断口形貌示意图。

图中：1、超声工具头2、中间反应材料层3、待焊接母材4、加热设备。

具体实施方式

以下仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。

实施例一

一种纯Pb作为中间反应材料层的镁合金超声辅助焊接方法，包括待焊接母材3和中间反应材料层2，待焊接母材3仅限于镁合金，包括以下步骤：图1所示，中间反应材料层2筛选步骤，

条件一，中间反应材料层2的熔化温度低于待焊接母材3的熔点195-205℃，或中间反应材料层2与待焊接母材3主要元素之间的共晶温度低于待焊接母材熔点150-300℃，

条件二，中间反应材料层2与待焊接母材3主要元素之间的固溶度最大值至少达到10％，

条件三，中间反应材料层2主要元素与待焊接母材3中的原子半径差最大不超过50pm，

条件四，中间反应材料层2主要元素与待焊接母材3之间的电极电位差至多在-0.8V以内，

中间反应材料层2至少满足以上四个条件中的三个条件。

中间反应材料层2的材料设计原则主要包括4个方面：1)中间反应材料层2具有较低的熔化温度，或中间反应材料层2与待焊接母材3主要元素之间的共晶温度较低；2)中间反应材料层2与待焊接母材3主要元素之间有较高的固溶度，以形成固溶体接头；3)中间反应材料层2主要元素与待焊接母材3中的原子半径相接近，在等温凝固及成分均匀化的焊接过程中，中间反应材料层2中的原子易于向待焊接母材3内扩散，并形成固溶体而使接头性能提高；4)中间反应材料层2主要元素与待焊接母材3的电极电位差接近，以保证连接接头的耐腐蚀性能。

根据以上条件，选用中间反应材料层2为纯Pb箔；选用Pb作为中间反应材料层2的原因是：镁合金的熔点温度为650℃，Pb与Mg的共晶温度为466.2℃，Pb与待焊接母材3的共晶温度较低，Pb与Mg的共晶温度低于镁合金熔点183.8℃，符合条件一；Pb的原子半径为175pm，Mg的原子半径为160pm，Pb与Mg的原子半径差为15pm，Pb与Mg的原子半径较为接近，符合条件三；Pb与待焊接母材3的主要元素Mg之间的固溶度达到19.1％，符合条件二；因此选用纯Pb箔作为中间反应材料层2。

中间反应材料层2大于待焊接母材3的焊接界面；纯Pb箔的厚度为45-55μm。待焊接母材3包括上基板待焊接母材3和下基板待焊接母材3，上基板待焊接母材3放置于中间反应材料层2的上面，下基板待焊接母材3放置于中间反应材料层2的下面，上基板待焊接母材3的尺寸设置为16mm*16mm*3mm，下基板待焊接母材3的尺寸设置为20mm*20mm*3mm。

表面处理步骤，将待焊接母材3的待焊接面进行机械打磨和超声清洗；具体地，对待焊接母材3的待焊接面进行打磨，选用400-1500目的砂纸对待焊接面进行打磨，待焊接母材3放置于浓度为90-100％丙酮溶液中并使用清洗超声波进行超声清洗，超声清洗时间为10-20分钟。其中，清洗超声波是超声发生装置产生的超声波并传导至超声工具头1及清洗池的超声波。

焊接前组装步骤，选用膜状或片状的纯Pb箔作为中间反应材料层2，将中间反应材料层2夹持在上下两个待焊接母材3的焊接界面，中间反应材料层2与待焊接母材3的焊接界面接触形成接触面，待焊接组件组装完成；

上机固定步骤，将待焊接组件放置在超声焊接设备的加工平台，并使超声工具头1压紧在待焊接组件的上部；将超声工具头1向待焊接组件纵向方向施加压力，压力值为0.1-0.2MPa；

根据Mg-Pb相图，如图2所示，Mg-Pb体系存在两个共晶反应：一个是L→Pb(Mg)+Mg2Pb，共晶温度为248.7℃，另一个是L→Mg(Pb)+Mg2Pb共晶温度为466.2℃。在较低共晶温度248.7℃以上可以促进共晶成分的液相产生，在较高共晶温度466.2℃以上经过充分扩散后可以最大程度上避免Mg2Pb化合物相形成，从而获得全Mg基固溶体接头。因此采用纯Pb中间反应材料层2焊接镁合金时，确定本发明的技术方案为：首先在中间反应材料层2的反应温度为275-285℃，对待焊接组件施加焊接超声作用3-5秒形成共晶成分液相，然后再将中间反应材料层的反应温度升高至485-495℃施加焊接超声作用不同时间挤出大量液相及通过元素互扩散形成Mg(Pb)固溶体，最终完成等温凝固实现连接。

具体地，第一共晶反应步骤，通过超声工具头1将焊接超声波传导至待焊接组件，对待焊接组件进行加载超声，焊接超声波的功率控制在200-500W，焊接超声波的频率控制在10-30kHz，同时通过加热设备4升温中间反应材料层2，加热设备4功率控制在4-6kW，加热设备4频率控制在200-250kHz，中间反应材料层2的反应温度控制在275-285℃，对待焊接组件施加焊接超声作用时间为3-5秒，在焊接超声的作用下，待焊接母材3的物理状态为固态，中间反应材料层2的物理状态为液态，发生第一共晶反应，反应式为：L→Pb(Mg)+Mg2Pb，形成固液界面，实现初步冶金接合；

在第一共晶反应步骤中，将中间反应材料层2的反应温度控制在275-285℃，在275-285℃的温度已经在Pb与Mg的最低共晶温度248.7℃以上，因此，待焊接母材3与中间反应材料层2之间发生第一共晶反应L→Pb(Mg)+Mg2Pb，待焊接母材3的氧化膜在焊接超声作用下被破除，待焊接母材3与中间反应材料层2的接触面产生了共晶成分的液相，形成固液界面，待焊接母材3的原子与中间反应材料层2的原子之间的发生相互扩散，实现了待焊接母材3与中间反应材料层2之间的初步冶金接合。

将中间反应材料层2的反应温度升温至485-495℃，施加焊接超声作用于待焊接组件，待焊接母材3与中间反应材料层2发生第二共晶反应，形成Mg(Pb)固溶体。

具体地，第二共晶反应步骤，超声工具头1对待焊接组件继续施加焊接超声波，焊接超声波的功率控制在200-500W，焊接超声波的频率控制在10-30kHz，同时通过加热设备4升温中间反应材料层2，加热设备4功率控制在4-6kW，加热设备4频率控制在200-250kHz，将中间反应材料层2的反应温度控制在485-495℃，待焊接母材的物理状态为固态，中间反应材料层2的物理状态为液态，待焊接母材3与中间反应材料层2发生第二共晶反应，其中反应式为：L→Mg(Pb)+Mg2Pb，Mg(Pb)固溶体的物理状态为固态；

在中间反应材料层2形成Mg(Pb)固溶体后，随着反应时间与施加焊接超声作用时间的延长，Mg(Pb)固溶体形成了Mg(Pb)固溶体层，待焊接组件完成等温凝固，形成全Mg基固溶体接头。

具体地，全Mg基固溶体接头形成步骤，超声工具头1对待焊接组件继续施加焊接超声波，焊接超声波的功率控制在200-500W，焊接超声波的频率控制在10-30kHz，同时通过加热设备4对中间反应材料层2进行保温，加热设备4功率控制在4-6kW，加热设备4频率控制在200-250kHz，中间反应材料层2的反应温度保持在485-495℃，Mg(Pb)固溶体形成Mg(Pb)固溶体层，待焊接组件等温凝固完成，Mg(Pb)固溶体的物理状态为固态，从而形成全Mg基固溶体接头；全Mg基固溶体接头包括Mg2Pb颗粒。

在第二共晶反应步骤和全Mg基固溶体接头形成步骤中，对待焊接组件施加焊接超声作用总时间为20-30秒。

完成焊接组件步骤，对中间反应材料层2取消保温和对待焊接组件取消焊接超声波，在大气环境中保持压力冷却至室温，得到焊接成品。

将中间反应材料层2的反应温度加热至280℃，对待焊接组件施加焊接超声作用3秒，然后继续对中间反应材料层的反应温度升高至490℃施加焊接超声不同时间后，形成的接头组织形貌如图3.44所示。超声较短时间后，如图6所示，由于液相层来不及完全挤出或被元素扩散而消耗，冷却凝固阶段发生第二共晶反应L→Mg(Pb)+Mg2Pb而形成以Mg(Pb)+Mg2Pb共晶为主要组织的接头。同时，液相中Pb元素扩散固溶到镁合金表层而产生一定厚度的Mg(Pb)固溶体层。随着超声时间的延长，如图3所示，大量液相被挤出后，液相层冷却凝固过程中发生第二共晶反应而形成Mg(Pb)固溶体和Mg2Pb化合物，但是由于液相宽度显著减小，Mg2Pb颗粒连续分布在Mg(Pb)固溶体的中间位置。直至对待焊接组件施加焊接超声作用20秒以后，如图4-5所示，绝大多数液相被挤出而消失，但Mg(Pb)晶界上的液膜难以排除，以致冷却凝固后的接头中Mg(Pb)固溶体晶界上还存在极少量的Mg2Pb化合物颗粒。

二次超声时间(S)	3	10	20
				接头剪切强度(MPa)	67.5	88.2	100.5

表1焊接工艺为先加热到280℃超声3秒破除铝合金表面的氧化膜后，继续升温至490℃超声不同时间，接头剪切强度与超声时间的关系

尽管对待焊接组件施加焊接超声作用20秒的Mg(Pb)固溶体接头还残留有极少量Mg2Pb颗粒，但是并不会影响到其力学性能，仍然达到剪切强度的最高值，即100.5MPa，如图7和表1所示。如图8所示，Mg(Pb)固溶体接头也同样断裂于固溶体层内部，在断口表面产生具有塑性变形特征的撕裂面，表明该接头具有良好的塑性。

在将中间反应材料层2的反应温度控制在290℃施加首次超声波后Mg-Pb界面出现了共晶液相，表明在中间反应材料层2的反应温度控制290℃施加超声波后Mg-Pb发生了共晶反应。按照“一次超声连接，二次超声保温”的复合工艺获得将中间反应材料层2的反应温度分别控制在290℃、340℃、390℃、440℃和490℃不同温度下得到焊接接头。然而，实验中发现在中间反应材料层2的反应温度分别控制在290℃、340℃、390℃和440℃焊接的接头在大气环境下放置一段时间，大约放置0.5-12小时，均发生自开裂，并在连接面产生黑色粉末；而中间反应材料层2的反应温度控制在490℃焊接的接头未开裂。

本发明中的焊接超声在中间反应材料层2与待焊接母材3的不同反应阶段的作用是不一样的，本发明工艺可总结为一次超声连接，二次超声保温的新型复合工艺。在第一共晶反应步骤中的焊接超声的作用是利用超声波的空化效应去除氧化膜，该反应阶段为一次超声连接；在第二共晶反应步骤、全Mg基固溶体接头形成步骤中的焊接超声的作用是将中间反应材料层2与待焊接母材3在反应过程中形成的共晶液相挤出接头从而形成全固溶体接头，该反应阶段为二次超声保温阶段。

实施例二

本实施例的主要结构、原理以及效果与实施例一相同，这里不再赘述，其不同之处在于，待焊接母材3选用ME20M镁合金。

实施例三

本实施例的主要结构、原理以及效果与实施例一相同，这里不再赘述，其不同之处在于，纯Pb箔的厚度为50μm。

实施例四

本实施例的主要结构、原理以及效果与实施例一相同，这里不再赘述，其不同之处在于，在第一共晶反应步骤中，中间反应材料层2的反应温度控制在280℃，对待焊接组件施加焊接超声作用时间为3秒；在第二共晶反应步骤和全Mg基固溶体接头形成步骤中，对待焊接组件施加焊接超声作用总时间为20秒，中间反应材料层2的反应温度控制在490℃。

实施例五

本实施例的主要结构、原理以及效果与实施例一相同，这里不再赘述，其不同之处在于，在第一共晶反应步骤中，中间反应材料层2的反应温度控制在275℃，对待焊接组件施加焊接超声作用时间为3秒；在第二共晶反应步骤和全Mg基固溶体接头形成步骤中，对待焊接组件施加焊接超声作用总时间为20秒，中间反应材料层2的反应温度控制在485℃。

实施例六

本实施例的主要结构、原理以及效果与实施例一相同，这里不再赘述，其不同之处在于，在第一共晶反应步骤中，中间反应材料层2的反应温度控制在285℃，对待焊接组件施加焊接超声作用时间为3秒；在第二共晶反应步骤和全Mg基固溶体接头形成步骤中，对待焊接组件施加焊接超声作用总时间为20秒，中间反应材料层2的反应温度控制在495℃。

实施例七

本实施例的主要结构、原理以及效果与实施例一相同，这里不再赘述，其不同之处在于，在第一共晶反应步骤中，待焊接母材3的物理状态为固态，中间反应材料层2的物理状态为固态；

在第二共晶反应步骤中，待焊接母材3的物理状态为固态，中间反应材料层2的物理状态为固态；

在全Mg基固溶体接头形成步骤中，待焊接母材3的物理状态为固态，中间反应材料层2消失转化为Mg(Pb)固溶体接头，Mg(Pb)固溶体接头的物理状态为固态；

在完成焊接组件步骤中，待焊接母材3的物理状态为固态，Mg(Pb)固溶体接头的物理状态为固态。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种纯Pb作为中间反应材料层的镁合金超声辅助焊接方法，包括待焊接母材和中间反应材料层，待焊接母材仅限于镁合金，其特征在于：包括以下步骤：

中间反应材料层筛选步骤，

条件一，中间反应材料层的熔化温度低于待焊接母材的熔点195-205℃，或中间反应材料层与待焊接母材主要元素之间的共晶温度低于待焊接母材熔点150-300℃，

条件二，中间反应材料层与待焊接母材主要元素之间的固溶度最大值至少达到10％，

条件三，中间反应材料层主要元素与待焊接母材中的原子半径差最大不超过50pm，

条件四，中间反应材料层主要元素与待焊接母材之间的电极电位差至多在-0.8V以内，

中间反应材料层至少满足以上四个条件中的三个条件，根据以上条件，选用中间反应材料层为纯Pb箔；

表面处理步骤，将待焊接母材的待焊接面进行机械打磨和超声清洗；

焊接前组装步骤，选用膜状或片状的纯Pb箔作为中间反应材料层，将中间反应材料层夹持在两个待焊接母材的焊接界面之间，中间反应材料层分别与两个待焊接母材的焊接界面接触，待焊接组件组装完成；

上机固定步骤，将待焊接组件放置在超声焊接设备的加工平台，并使超声工具头压紧在待焊接组件的上部；将超声工具头向待焊接组件纵向方向施加压力，压力值为0.1-0.2MPa；

第一共晶反应步骤，通过超声工具头将焊接超声波传导至待焊接组件，对待焊接组件进行加载超声，焊接超声波的功率控制在200-500W，焊接超声波的频率控制在10-30kHz，同时通过加热设备升温中间反应材料层，加热设备功率控制在4-6kW，加热设备频率控制在200-250kHz，中间反应材料层的反应温度控制在275-285℃，在焊接超声的作用下，待焊接母材的物理状态为固态，中间反应材料层的物理状态为液态，发生第一共晶反应，反应式为：L→Pb(Mg)+Mg2Pb，形成固液界面，实现初步冶金接合；

第二共晶反应步骤，超声工具头对待焊接组件继续施加焊接超声波，焊接超声波的功率控制在200-500W，焊接超声波的频率控制在10-30kHz，同时通过加热设备升温中间反应材料层，加热设备功率控制在4-6kW，加热设备频率控制在200-250kHz，将中间反应材料层的反应温度控制在485-495℃，待焊接母材的物理状态为固态，中间反应材料层的物理状态为液态，待焊接母材与中间反应材料层发生第二共晶反应，其中反应式为：L→Mg(Pb)+Mg2Pb，Mg(Pb)固溶体的物理状态为固态；

全Mg基固溶体接头形成步骤，超声工具头对待焊接组件继续施加焊接超声波，焊接超声波的功率控制在200-500W，焊接超声波的频率控制在10-30kHz，同时通过加热设备对中间反应材料层进行保温，加热设备功率控制在4-6kW，加热设备频率控制在200-250kHz，将中间反应材料层的反应温度保持在485-495℃，Mg(Pb)固溶体形成Mg(Pb)固溶体层，待焊接组件等温凝固完成，Mg(Pb)固溶体的物理状态为固态，从而形成全Mg基固溶体接头；

完成焊接组件步骤，对中间反应材料层取消保温和对待焊接组件取消焊接超声波，在大气环境中保持压力冷却至室温，得到焊接成品。

2.根据权利要求1所述的一种纯Pb作为中间反应材料层的镁合金超声辅助焊接方法，其特征在于：在所述第一共晶反应步骤中，对待焊接组件施加焊接超声作用时间为3-5秒；

在所述第二共晶反应步骤和全Mg基固溶体接头形成步骤中，对待焊接组件施加焊接超声作用总时间为20-30秒。

3.根据权利要求2所述的一种纯Pb作为中间反应材料层的镁合金超声辅助焊接方法，其特征在于：在所述第一共晶反应步骤中，对待焊接组件施加焊接超声作用时间为3秒；

在所述第二共晶反应步骤和全Mg基固溶体接头形成步骤中，对待焊接组件施加焊接超声作用总时间为20秒。

4.根据权利要求1所述的一种纯Pb作为中间反应材料层的镁合金超声辅助焊接方法，其特征在于：所述中间反应材料层的焊接界面大于所述待焊接母材的焊接界面；在所述中间反应材料层筛选步骤中，所述纯Pb箔的厚度为45-55μm。

5.根据权利要求4所述的一种纯Pb作为中间反应材料层的镁合金超声辅助焊接方法，其特征在于：所述待焊接母材包括上基板待焊接母材和下基板待焊接母材，上基板待焊接母材放置于中间反应材料层的上面，下基板待焊接母材放置于中间反应材料层的下面，上基板待焊接母材的尺寸设置为16mm*16mm*3mm，下基板待焊接母材的尺寸设置为20mm*20mm*3mm。

6.根据权利要求3所述的一种纯Pb作为中间反应材料层的镁合金超声辅助焊接方法，其特征在于：所述全Mg基固溶体接头形成步骤中，所述全Mg基固溶体接头包括Mg2Pb颗粒。

7.根据权利要求1-6之一所述的一种纯Pb作为中间反应材料层的镁合金超声辅助焊接方法，其特征在于：在所述第一共晶反应步骤中，中间反应材料层的反应温度控制在280℃；

在所述第二共晶反应步骤和全Mg基固溶体接头形成步骤中，中间反应材料层的反应温度控制在490℃。

8.根据权利要求7所述的一种纯Pb作为中间反应材料层的镁合金超声辅助焊接方法，其特征在于：所述待焊接母材选用ME20M镁合金。

9.根据权利要求7所述的一种纯Pb作为中间反应材料层的镁合金超声辅助焊接方法，其特征在于：在所述表面处理步骤中，对所述待焊接母材的所述待焊接面进行打磨，选用400-1500目的砂纸对待焊接面进行打磨，待焊接母材放置于浓度为90-100％丙酮溶液中并使用清洗超声波进行超声清洗，超声清洗时间为10-20分钟。

10.根据权利要求7所述的一种纯Pb作为中间反应材料层的镁合金超声辅助焊接方法，其特征在于：在所述中间反应材料层筛选步骤中，所述纯Pb箔的厚度为50μm。

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