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zn中间层和浇注温度对A356/2024层状复合材料界面组织及性能的影响

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特种铸造及有色合金 2018年第12期38卷 1352-1357页

作者：李嘉铭李元东杨世杰董澎源周宏伟兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室

利用液-固铸轧技术制备A356/2024层状复合材料,研究了zn中间层和浇注温度对液-固铸轧A356/2024层状复合材料界面组织的影响,并分析了复合材料的界面剪切强度和硬度分布。结果表明,采用表面镀zn预处理能够有效地去除2024铝合金基板表面... 详细信息

利用液-固铸轧技术制备A356/2024层状复合材料,研究了zn中间层和浇注温度对液-固铸轧A356/2024层状复合材料界面组织的影响,并分析了复合材料的界面剪切强度和硬度分布。结果表明,采用表面镀zn预处理能够有效地去除2024铝合金基板表面的氧化膜,并形成zn包覆层,避免了二次氧化的发生。当浇注温度为700℃时,复合界面剪切强度从未镀zn预处理的100MPa提升到镀zn预处理的141 MPa,剪切强度提高近40%。当浇注温度为700℃时,由于zn中间层的存在,使得镀zn预处理的复合材料相比于未镀zn预处理的会在2024铝合金基板一侧出现硬度峰;在高温铝液的热作用下,zn中间层会使得Al基板表面形成更宽的熔融区域并形成更多的硬化相,导致硬度峰值的出现。

关键词：层状复合材料 zn中间层浇注温度液-固复合轧制

zn作中间层的ZK60/5083二次真空扩散焊接头显微组织与力学性能

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热加工工艺 2018年第17期47卷 55-58页

作者：郭雨菲王宾宾郭阳阳潘厚宏中国船舶重工集团公司第七二五研究所河南洛阳471023 西南交通大学材料科学与工程学院四川成都610031

采用二次真空扩散焊的方法,以纯zn箔作为中间层,实现了ZK60镁合金和5083铝合金的连接。采用扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）对焊接接头界面显微组织、元素分布和断口特征进行观测和表征,并测试了接头的显微硬... 详细信息

采用二次真空扩散焊的方法,以纯zn箔作为中间层,实现了ZK60镁合金和5083铝合金的连接。采用扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）对焊接接头界面显微组织、元素分布和断口特征进行观测和表征,并测试了接头的显微硬度和剪切强度。结果表明,接头界面区由镁锌共晶相Mgzn2层、残余锌层、铝基固溶体与锌基固溶体的混合物层和铝基固溶体层组成。由于Mg-zn金属间化合物的生成及zn原子扩散进入Al基体中产生强化作用使得焊接接头界面区的显微硬度明显高于两侧,呈现“双峰”趋势,接头的平均剪切强度为22.6 MPa,断裂发生在Mgzn2层与残余锌层界面处。

关键词： zn中间层扩散焊镁合金铝合金显微组织

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中间层zn对Mg-Al异种金属焊接的影响

热加工工艺 2014年第17期43卷 223-225页

作者：段新燕刘娟长沙职业技术学院湖南长沙410217

对镁铝异种金属进行扩散焊接,分别研究了直接焊接和加zn中间层焊接。通过SEM、EDS、XRD和万能试验机对焊接接头进行结构和性能表征。结果表明,Mg-Al直接焊接时主要生成了Al3Mg2和Al12Mg17金属间化合物相,接头剪切强度随保温时间增加先... 详细信息

对镁铝异种金属进行扩散焊接,分别研究了直接焊接和加zn中间层焊接。通过SEM、EDS、XRD和万能试验机对焊接接头进行结构和性能表征。结果表明,Mg-Al直接焊接时主要生成了Al3Mg2和Al12Mg17金属间化合物相,接头剪切强度随保温时间增加先增加后减小,焊接温度440℃、保温时间100 min时,Mg-Al焊接接头剪切强度达到26.1 MPa。Mg-zn-Al焊接接头避免了Mg-Al系金属间化合物的生成,界面主要由Mg-zn共晶层、Mgzn化合物层和Al-zn固溶层组成,接头剪切强度达到38.5 MPa。

关键词： Mg-Al焊接 zn中间层显微组织剪切强度

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zn中间层对镁/铝异种金属激光焊接的影响

激光技术 2017年第6期41卷 858-861页

作者：麻丁龙牛锐锋赵宏刚张俊华朱维兴王鹏飞西安理工大学材料科学与工程学院西安710048 河北沧海核装备科技股份有限公司沧州061300

为了研究激光焊接镁/铝异种金属的工艺方法,采用4k W光纤激光器对AZ31B镁合金和5083铝合金进行了添加zn中间层的焊接试验,得出了zn中间层对镁/铝异种金属激光焊接接头的影响机理。结果表明,焊接接头组织较为均匀,热影响区不明显;镁侧熔... 详细信息

为了研究激光焊接镁/铝异种金属的工艺方法,采用4k W光纤激光器对AZ31B镁合金和5083铝合金进行了添加zn中间层的焊接试验,得出了zn中间层对镁/铝异种金属激光焊接接头的影响机理。结果表明,焊接接头组织较为均匀,热影响区不明显;镁侧熔合区及焊缝中心部位以α-Mg和α-Mg+Mg17Al12共晶组织为主,底部为Al固溶体及Mg/Al,Mg/zn间化合物组成的混合组织;随着zn中间层厚度的增加,焊缝底部生成的Mg/zn化合物数量增多,Mg/Al间化合物数量明显减少,且连续分布的状态得到改善,剪切断裂由解理向混合断裂方式过渡;当中间层厚度为0.1mm时,拉剪强度达到最大值25.47MPa。该研究对提升镁/铝异种金属焊接接头的强度是有帮助的。

关键词：激光技术焊接 zn中间层金属间化合物

添加zn中间层的Mg/Al异种金属搅拌摩擦焊接头界面组织及性能研究

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添加Zn中间层的Mg/Al异种金属搅拌摩擦焊接头界面组织及性能研究

界面互锁复合zn层对厚板铝/镁FSW界面组织及力学性能的影响

第二十次全国焊接学术会议

作者：谢吉林陈玉华曹文明李树寒南昌航空大学航空制造工程学院

采用搅拌摩擦焊对添加zn中间层的Mg/Al异种金属进行搭接焊接。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等分析测试方法对接头的界面组织、以及相组成进行了研究。结果表明:接头可以分为搅拌摩擦焊区,钎焊区和搭接区三个区。搅拌摩擦焊区... 详细信息

采用搅拌摩擦焊对添加zn中间层的Mg/Al异种金属进行搭接焊接。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等分析测试方法对接头的界面组织、以及相组成进行了研究。结果表明:接头可以分为搅拌摩擦焊区,钎焊区和搭接区三个区。搅拌摩擦焊区域的锌被完全挤出,界面结合良好;钎焊区由铝锌反应层、未充分反应锌层、锌镁反应扩散层组成,其中锌镁反应扩散成分为含铝和不含铝区域;接头钎焊区的硬度分布呈M形,铝锌和锌镁反应扩散层的硬度较大,达到了330HV0.2,锌镁含铝扩散层的硬度约为180HV0.2。接头断裂发生在锌镁反应层的含铝区域,断口有撕裂棱和沿晶断裂特征。

关键词： Mg/Al异种金属搅拌摩擦焊 zn中间层界面组织性能

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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稀有金属材料与工程 2023年第11期52卷 3900-3908页

作者：孙既峰柯黎明徐洋邢丽南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室江西南昌330063 西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西西安710072 浙江巴顿焊接技术研究院浙江杭州311215

对于铝/镁搅拌摩擦焊(FSW)接头,当母材厚度过大时,容易沿界面形成较厚的脆硬金属间化合物(IMCs),导致接头成形极其困难。本研究创新地采用界面互锁复合zn层,研究了厚板铝/镁FSW接头界面IMCs演变和接头性能变化规律,为后续实现铝/镁FSW... 详细信息

对于铝/镁搅拌摩擦焊(FSW)接头,当母材厚度过大时,容易沿界面形成较厚的脆硬金属间化合物(IMCs),导致接头成形极其困难。本研究创新地采用界面互锁复合zn层,研究了厚板铝/镁FSW接头界面IMCs演变和接头性能变化规律,为后续实现铝/镁FSW接头的高强度连接提供了理论及实践依据。结果表明,斜对接接头镁侧界面上部生成了平均厚度为69.7μm的低熔点共晶层(Mg+Al_(12)Mg_(17)),中部和下部生成了平均厚度为42.7和21.2μm的IMCs,该IMCs层由Al_(12)Mg_(17)和Al_(3)Mg_(2)组成。相比于斜对接接头,当采用界面互锁复合zn层时,界面局部位置生成了Al-Mg-zn相(Al_(5)Mg_(11)zn_(4))和Mg-zn相(Mgzn_(2)、Mg_(2)zn_(3))替代了原有的Al-Mg IMCs,最小IMCs厚度仅为3.9μm。拉伸结果表明,接头抗拉强度由斜对接接头的2.7 MPa提高至界面互锁复合zn层接头的32.3 MPa,这与界面互锁效应和IMCs厚度减薄有关。

关键词：厚板铝/镁接头搅拌摩擦焊界面互锁 zn中间层力学性能

zn层添加AZ31/7075合金复合成形工艺及组织与性能研究

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材料工程 2022年第3期50卷 157-165页

作者：余晖任军超杨鑫郭舒龙余炜冯建航殷福星辛光善河北工业大学材料科学与工程学院天津300401 天津市材料层状复合与界面控制技术重点实验室天津300132 合肥工业大学材料科学与工程学院合肥200039 国立首尔大学材料科学与工程学院韩国首尔08826

通过在异种材料界面添加厚度为100μm的zn箔,采用预挤压与孔型轧制复合工艺成功制备出AZ31/7075复合材料,并利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)对复合界面进行表征及显微硬度测试,探究zn过渡层在挤压复合孔型轧制... 详细信息

通过在异种材料界面添加厚度为100μm的zn箔,采用预挤压与孔型轧制复合工艺成功制备出AZ31/7075复合材料,并利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)对复合界面进行表征及显微硬度测试,探究zn过渡层在挤压复合孔型轧制过程中对产品的影响。结果表明:7075硬质铝合金芯部可细化AZ31镁合金,引入zn过渡层可减少或者避免镁铝系金属间化合物生成;挤压及变形温升使Mg-zn互扩散形成的低熔点共晶相熔化,同时加速元素自固相向液相扩散;然而降温冷却使Mg-zn扩散层易出现不连续裂缝,但后续孔型轧制可显著改善;Mg-zn扩散层经变形生成的Mgzn_(2)金属间化合物具备较高的显微硬度(161HV),但Mg-zn扩散层变形后厚度则较薄,结合层整体硬度变化不明显。

关键词：镁铝合金 zn中间层复合成形微观组织显微硬度

Al/Cu薄板高转速搅拌摩擦点焊工艺及接头微观组织研究

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热加工工艺 2022年第5期51卷 41-44,48页

作者：范炜储龙飞汪棣陈书锦江苏科技大学材料科学与工程学院江苏镇江212003

采用高转速搅拌摩擦焊对1 mm厚的6061铝合金及T2紫铜板开展点焊工艺试验,研究了焊接停留时间、zn中间层及冷却方式对焊点宏观界面及微观组织的影响规律。结果表明:在焊接停留时间为1s、中间层zn厚度0.2 mm、无水冷的焊接工艺参数下,焊... 详细信息

采用高转速搅拌摩擦焊对1 mm厚的6061铝合金及T2紫铜板开展点焊工艺试验,研究了焊接停留时间、zn中间层及冷却方式对焊点宏观界面及微观组织的影响规律。结果表明:在焊接停留时间为1s、中间层zn厚度0.2 mm、无水冷的焊接工艺参数下,焊点宏观形貌成形良好,无明显焊接缺陷产生,接头力学性能最优;焊点中间界面层主要由Al_(2)Cu、Al-zn共晶和α-Al组成;随着焊接停留时间的增大,焊接热输入增加,焊点抗剪切性能降低;zn中间层的加入能够提高接头力学性能;水冷使得焊接峰值温度降低,减小了焊接热输入,提高了接头力学性能。

关键词：高转速搅拌摩擦焊 Al/Cu薄板 zn中间层

Al 6061/Mg AZ31B层状复合材料固-液铸轧及界面组织调控研究

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Al 6061/Mg AZ31B层状复合材料固-液铸轧及界面组织调控研究

作者：杨昊坤兰州理工大学

学位级别：硕士

当今世界面临的能源危机和环境污染问题日益严峻,降低汽车、飞机等交通工具的重量以降低能源消耗减少环境污染是机器制造业亟待解决的难题。轻质材料的开发应用成为研究的重点。将铝、镁两种性能优异的轻质金属进行复合可以将两种材料... 详细信息

当今世界面临的能源危机和环境污染问题日益严峻,降低汽车、飞机等交通工具的重量以降低能源消耗减少环境污染是机器制造业亟待解决的难题。轻质材料的开发应用成为研究的重点。将铝、镁两种性能优异的轻质金属进行复合可以将两种材料的优点进行有机结合,发挥各自的特点,弥补单一材料在性能上的不足,制备出一种具有广阔应用前景的理想轻质复合材料。1.本文采用固-液铸轧方法制备Al 6061/Mg AZ31B双金属复合材料,以AZ31B镁合金板材作为固态基板,6061铝合金作为液态浇覆金属,探究6061铝合金熔体浇覆温度对复合材料界面组织、宽度、相组成和力学性能的影响。发现随着6061浇覆金属熔液温度的升高,复合材料界面结合区宽度增加,从50μm增加到480μm,且金属间化合物体积分数增加。当6061铝合金液的浇注温度在660℃～700℃时,可获得良好的6061和AZ31B双金属冶金结合界面。界面附近可分为5个不同区域,在铝合金侧主要由α-Al和AlMg相组成,镁合金侧主要为α-Mg和MgAl相,中间结合区为MgAl和AlMg相,且在其中发现了Al Mgzn相,Al Mgzn相可以有效提高复合材料的结合性能;当6061铝合金液浇注温度为680℃时,复合材料界面强度达到最大,其中剪切强度为65 MPa,抗拉强度为111 MPa。2.结合层处存在金属间化合物会严重影响复合材料的综合性能,引入中间层可以有效地改善结合层的综合性能。结合相图分析与第一性原理计算,确定引入zn中间层能够改变原有Al/Mg双金属复合材料结合界面的相组成,提高复合材料的综合力学性能。采用电弧喷涂技术在AZ31B镁合金固体基板表面制备一层zn复合中间层。然后进行固-液铸轧,发现随着浇覆温度的升高,zn会逐渐合金化到复合材料的结合层中,在Al/Mg结合界面处生成Mg zn、Mg zn、Al Mgzn等抗变形能力强、韧性优良的新相,减少AlMg和AlMg等脆性相在结合层中含量,对提高复合材料力学性能有积极作用。结果表明:含有zn中间层的镁铝结合层与直接复合的镁铝结合层相比,复合材料的拉伸强度、剪切强度提高约25%。随着浇覆温度升高力学性能均有所提高,浇覆温度为680℃时达到峰值,分别为136 MPa和74 MPa。3.变形后处理是提高Al/Mg复合材料界面结合性能的一种有效方法,通过多道次轧制可使金属间化合物层发生破碎,从而提高复合材料的界面结合性能。研究发现,随着轧制道次的增加,复合材料板材结合层被轧碎,且两侧基板中的母材逐渐向结合层破碎处迁移。两侧基板中的组织会沿轧制方向伸长并发生一定的再结晶,Mg基板中由于预热保温温度高于其再结晶温度,随着轧制道次的增加,Mg基板内部的晶粒发生在结晶,当轧制道次达到第四道次时,Mg基板内部基本发生了完全再结晶。随着两侧基板内部组织与结合层处的变化,复合材料板材的力学性能逐渐能加,其拉伸强度由未轧制时的136 MPa增长到第四道次轧制时的190 Mpa,剪切强度由74 MPa增长到98 MPa,增长率分别约为40%与32%,复合材料板材的延伸率则是由6.3%下降到了5.4%,降低约1%。

关键词： Al/Mg双金属复合材料浇覆温度 zn中间层多道次轧制界面组织力学性能