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镁合金AZ31B钎焊钎料及工艺研究

作　者: 谷勤霞
导　师: 刘秀忠
学　校: 山东大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 镁合金钎料工艺参数钎焊接头微观组织接头性能
分类号: TG454
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

镁合金是最轻的结构材料之一,其最重要的特点是密度小,比强度和比刚性高,同时还具有优良的导热性、导磁性、阻尼减震性及电磁屏蔽性；Mg合金易于加工成型,易于回收和降解,是非常可贵的绿色结构材料。随着Mg合金应用领域的不断扩展,镁合金材料连接已成为材料加工领域研究的热点之一。钎焊以其加热温度低,可避免Mg的蒸发和氧化,减少钎焊接头的脆性相及气孔、裂纹等缺陷的产生等优点,已成为镁合金材料连接的首选方法之一本文针对镁合金钎焊技术的特点及难点,从研究钎焊材料、钎焊工艺入手,研制出了低毒或无毒、熔化温度低、力学性能优良、成本低的新型镁合金钎料合金,实现了镁合金的可靠钎焊连接。镁合金的固相线温度一般为430℃-646℃,为提高钎料的工艺,便于操作,合金钎料的熔化温度应低于母材的固相线的温度。金属Sn、Zn无毒,且熔点较低,而Zn与Mg之间能够相互扩散和固溶,生成新的合金或化合物。因此,选择以Sn-Zn合金为基,添加适量的Al,通过合金化处理,改善了钎料的润湿性,提高了钎料的力学性能。通过一系列钎焊试验,最后确定钎料的合金系统为Sn-Zn-Al系。研究表明,成分为Sn+33%Zn+适量Al的钎料可用于钎焊变形镁合金,该钎料的固相线温度为196.9℃,液相线的温度为200.8℃,抗拉强度为58.6MPa。选择氩气保护气氛炉中钎焊方法,钎料为箔状,预置在两个试板之间,通过镁合金钎焊工艺试验,研究不同钎焊工艺参数对钎焊接头界面区结合强度等的影响,确定镁合金保护气氛炉中钎焊工艺参数。结果表明,其最佳工艺参数为：钎焊温度380℃,保温时间15min,间隙为(钎料厚度)O.1mm。采取X射线衍射、光学显微镜、电子显微镜等分析测试方法,对钎缝、界面区组织形态及组织结构等进行了分析研究。结果表明,钎缝主要由Mg的固溶体,Sn的固溶体、Mg-Zn共晶体以及Mg、Al、Sn、Zn形成的化合物组成的,金属间化合物主要有Al2Mg3、MgZn、Mg2Sn、Mg2Zn11、Mg2Zn3和AlMg4Zn11等。钎焊时,钎料和母材之间相互扩散,发生了接触反应。钎缝区形成固溶体相较多的钎焊接头,接头的力学性能明显提高。通过力学性能试验,在最佳工艺参数下得到的钎焊接头,剪切强度可达33.85MPa。总之,采用氩气保护炉中钎焊方法和自行研制的钎料,不加钎剂,在合适的钎焊工艺条件下,可以获得结合强度较高,性能优良的钎焊接头。

全文目录

目录  4-7
摘要  7-9
Abstract  9-11
第一章绪论  11-25
  1.1 选题背景、目的及意义  11-12
  1.2 镁合金及其应用  12-14
  1.3 镁合金焊接技术研究现状  14-22
    1.3.1 镁合金TIG和MIG焊  14-18
    1.3.2 镁合金搅拌摩擦焊  18-19
    1.3.3 镁合金激光焊  19-20
    1.3.4 镁合金电子束焊和电阻点焊  20-21
    1.3.5 镁合金复合焊  21-22
  1.4 镁合金钎焊的研究现状  22-23
    1.4.1 镁合金钎焊方法  22
    1.4.2 镁合金钎焊材料  22-23
  1.5 本文的研究内容  23-25
第二章试验材料、设备及方法  25-31
  2.1 试验母材  25-26
  2.2 钎焊试验设备及方法  26-29
    2.2.1 钎料的制备及设备  26-28
    2.2.2 钎焊工艺试验  28-29
  2.3 钎焊接头微观组织及成分分析  29
  2.4 钎料及钎焊接头力学性能试验  29-30
  2.5 本章小结  30-31
第三章镁合金钎料的研究  31-45
  3.1 镁合金钎料合金系的确定  31-33
  3.2 钎料配方的研究  33-38
    3.2.1 不同Zn含量对钎焊接头剪切强度的影响  34-36
    3.2.2 不同Al含量对钎焊接头剪切强度的影响  36-38
  3.3 钎料的成分及性能分析  38-44
    3.3.1 钎料的等离子体发射光谱分析  38-39
    3.3.2 钎料的差热分析  39-41
    3.3.3 钎料的微观组织及成分分析  41-43
    3.3.4 钎料的力学性能分析  43-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章钎焊工艺参数的研究  45-54
  4.1 钎焊接头设计  45-46
    4.1.1 钎焊接头型式  45
    4.1.2 搭接长度  45
    4.1.3 钎缝间隙  45-46
  4.2 钎焊工艺试验  46-47
    4.2.1 钎料的形状、放置及控制  46
    4.2.2 钎缝间隙的控制  46-47
  4.3 钎焊工艺参数  47-53
    4.3.1 钎焊温度  48-51
    4.3.2 保温时间  51-53
  4.4 本章小结  53-54
第五章钎焊接头微观组织及成分分析  54-66
  5.1 钎焊接头宏观和微观组织及形态  54-57
  5.2 界面区的成分分布及合金元素扩散  57-61
    5.2.1 界面区微区成分点分析  57-58
    5.2.2 界面区的微区成分面分析  58-61
  5.3 钎焊接头X射线衍射分析  61-62
  5.4 钎焊接头断口形貌分析  62-65
  5.5 本章小结  65-66
第六章结论  66-67
参考文献  67-72
攻读硕士期间发表的论文  72-73
致谢  73-74
学位论文评阅及答辩情况表  74

镁合金AZ31B钎焊钎料及工艺研究

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