基于镁合金的钎焊工艺及性能研究

２００７年１２月　第２１卷第４期　南昌航空大学学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎａｎｃｈａｎｇ　Ｈａｎｇｋｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）　Ｄｅｃ．。２００７　Ｖｎ１．２１　Ｎｏ．４　

Ｍｇ—Ａｌ—Ｚｎ基钎料合金的研究　

刘蓉，柯黎明，孙德超　

（南昌航空大学，江西南昌　３３００６３）　

［关键词］ＭＢ８镁合金；Ｍｇ—Ａ１一Ｚｎ基合金钎料；Ｍｎ；稀土　［摘要］　没计了三种可用于ＭＢ８镁合金炉巾钎焊的Ｍｇ—Ａ１一Ｚｎ基合金钎料。测试了它们在ＭＢ８镁合金上的润湿性、　填充性及接头力学性能。结果表明，所制备的Ｍｇ～Ａ１一Ｚｎ基合金钎料对ＭＢ８镁合金均具有良好的润湿性和填充性，且在　钎料中添加微量的Ｍｎ、稀土Ｒｅ元素有助于提高钎料的抗氧化性和钎焊接头的强度。　［中图分类号］ＴＧ４２　［文献标识码］　Ａ　［文章编号］１００１—４９２６（２００７）０４—００５３—０４　Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　０ｎ　Ｍｇ—ＡＩ—Ｚｎ　ｍａｔｒｉｘ　ａｌｌｏｙ　ｓｏｌｄｅｒ　

ＬＩＵ　Ｒｏｎｇ．ＫＥ　Ｌｉ—ｒｕｉｎｇ．ＳＵＮ　Ｄｅ～ｃｈａｏ　（Ｎａｎｃｈａｎｇ　Ｈａｎｇｋｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３００６３，Ｃｈｉｎａ）　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＭＢ８　ｍａｇｎｅｓｉｕｍ　ａＢｏｙ；Ｍｇ—Ａｌ—Ｚｎ　ｍａｔｒｉｘ　ａｌｌｏｙ　ｓｏｌｄｅｒｓ；Ｍｎ；Ｒｅ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｅｅ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　Ｍｇ—Ａ１一Ｚｎ　ｍａｔｒｉｘ　ａｌｌｏｙ　ａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｔｏ　ｓｏｌｄｅｒ　ＭＢ８　Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ　ａｌｌｏｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ　ｇａｓ．Ｔｈｅ　ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｆｉｌｌｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅｓｅ　ｓｏｌｄｅｒｓ　ｏｎ　ＭＢ８　Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ　ａｌｌｏｙ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｊｏｉｎｔｓ　ｗｅｒｅ　ｔｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｆｉｌｌｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅｓｅ　Ｍｇ—Ａｌ—Ｚｎ　ｍａｔｒｉｘ　ａｌｌｏｙ　ｓｏｌｄｅｒｓ　ｏｎ　ＭＢ８　Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ　ａｌｌｏｙ　ｉｓ　ｇｏｏｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｎｔｉ—ｏｘｉｄａｎｔｉｃ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｏｌｄｅｒｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｒａｚｅｄ—ｉｏｉｎｔｓ　ｉｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｂｙ　ａｄｄｉｎｇ　ｔｒａｃｅ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　Ｍｎ、Ｒｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｏｌｄｅｒ．　

铝、镁轻合金焊接性研究及焊丝挤压装置设计

在铝、镁合金焊接相关的研究过程中，我们可以发现在具体的工作过程中，可以看出有色金属的重要作用，在具体的应用过程中，我们可以看到钢铁或者在具体的应用过程中进行其他材料的代替工作，并且在这个工作过程中，可以进行铝以及镁轻合金的具体应用，在当下的制造业中有着较为合理的应用方式，在具体的铝、镁合金焊接工程建设有着较为广泛的应用。在后续的研究过程中，我们可以看到其中有着较为具体的发展，并且在后续的发展过程中进行航空航天部门的相关工作，在后续的工作过程中，可以将其逐渐扩展到相关的电子工作中，在后续的工作中，铝、镁合金焊接可以扩展到相应的通信行业，并且在这个发展过程中进行汽车行业的发展，并且进一步进行交通运输行业的运用，可以将其作为轻工业领域进行相应的工作。

一、铝、镁合金的焊接特性

（一）氧化能力强

在对铝、镁合金焊接的研究过程中，可以发现铝、镁都存在着相关的焊接特性。在后续的发展过程中，可以看到铝、镁和氧有着较大的亲和力，并且在后续的发展过程中，往往有着较为鲜明的特点。在相应的发展过程中，可以发现在整个空气中，铝、镁合金都极易与氧进行结合，并在后续的工作过程中进一步形成较为致密结实的氧化膜(Al2O3薄膜)，这样的薄膜在厚度上约为0.1um，在熔点上有着较高的特点，达到了2050℃的程度。在这样的发展过程中，可以看到其远远超过相应的铝合金的特定熔点。在具体的调查过程中，可以发现氧化薄膜会在很大程度上进一步阻碍金属与空气之间进行的良好结合，易在这个过程中形成一定的金属夹渣。在后续的工作过程张，可以进一步强化氧化膜自身对水分的吸收作用，并且在后续的工作过程中有很强的吸附力，在铝、镁合金焊接的过程中，氧化膜中所含的结晶水会被一定程度的分解，并且在后续的发展过程中将吸附的水分进行一定程度上的分解。

（二）较大的热导率和比热容

在具体的发展过程中，可以发现铝、镁合金在焊接国程中有较大的热导率，并且在其中的比热容中都有着较大程度的发展。在后续的研究过程中，在进行比较之后，可以看出比钢大了一倍多。在整个铝、镁合金的焊接过程中，可以发现其中的大量热能进行了相应的传导，在整个过程中可以进行一定程度的发展，在后续的工作过程中，可以深入到基体的金属内部。在整个焊接过程中，可以看到铝及铝合金都可以在这个过程中，进行焊接工作中可以进行钢的测量工作，发现其在整个铝、镁合金的焊接过程中，可以在最大程度上消耗更多的热量。在后续的工作过程中，铝、镁合金焊接过程中需要在最大程度上可以获得相关优质的焊接接头，必须在这个过程中进一步采用能量相对集中，并且在功率上较大的相应热源，在必要的情况下，可以进一步采用相关的预热等相关的工艺措施。

镁合金氦氩磁震电弧熔钎焊连接成形技术

【摘 要】采用电弧熔钎焊的方法，可使镁合金接头上部离电弧较近受热熔化呈熔焊，接头下部离电弧较远呈钎焊。外加交流磁场后，电弧对熔池的搅拌作用可促进钎料的流动，增强其润湿性，从而使钎料填满板材缝隙。当励磁电压为30v，氦气与氩气体积比为1∶1，焊接电流90a，焊接速度120mm/min时，可得到钎缝成形美观、抗拉强度达到母材35%的钎焊接头，拉伸断口为韧-脆混合断裂。

【关键词】镁合金；氦氩；磁震；熔钎焊

镁合金资源丰富、铸造性能好、密度小、比强度和比刚度高、电磁屏蔽性强、具有良好的切削加工性和减震性，并且可回收再利用，是二十一世纪的绿色工程材料。但其熔点低、线膨胀系数高、导热率高、与氧或氮的亲和力强，焊接过程中易产生夹渣和脆性相，现阶段主要用激光焊、等离子焊、摩擦焊等方法，其设备昂贵、焊接条件苛刻且生产成本高。焊接技术是形成结构件所采用的最重要方法，在实际生产中的比例占其他连接技术的85%以上，焊接技术已成为制约镁合金结构件广泛应用的主要障碍。研究表明：tig焊存在着焊后残余应力高、热影响区宽、焊缝金属冶金组织变化大等问题，而电弧钎焊技术得到的接头强度又比较低[1-4]。本文所研究的电弧熔钎焊技术，一方面可以避免tig焊所存在的问题，另一方面可以有效提高钎焊接头的强度，对实现镁合金产业化有着重要的现实意义。

1、实验方法

母材采用az31镁合金，其化学成分如表1所示。钎料的化学成分为（质量分数）：mg69.5%，zn29.5%，sn1%，其显微组织如图1所示。焊接工艺参数如表2所示。

焊后试样未经任何热处理，采用wsm-100kn型电子万能试验机根据gb/t 228.1-2010进行拉伸试验，拉伸速度1.0mm/min。使用jsm7500f场发射扫描电镜观察接头显微组织并进行能谱分析。

《钎焊》课程论文

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，铝的密度为ρ=2.7g/cm3，大约只有铁的三分之一，使用铝合金代替铁可以大大减轻结构的重量，因此铝合金在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。对于不可热处理的变形铝合金，如果进行机械加工后，机械性能会变化很大，此时切割难度会加大，对于可热处理型铝合金，则根据要求进行相应的热处理。

1、LF6化学成分及性能分析

LF6是一种常见的铝镁合金材料，新牌号5A06为Al-Mg系防锈铝，该系铝合金属于不可热处理强化的铝合金，虽然镁在铝中的固溶度随着温度的降低而迅速减小，但是由于沉淀相形核困难，核心少，沉淀相尺寸大，因而合金的实效效果差。LF6密度ρ=2.64g/cm3，液相线温度为620°C、固相线温度为580°C、线膨胀系数约为25μm/m”·K、体膨胀系数（20°C）为68*10e-6 m3/m3·K、比热容（20°C）为924J/kg·K、导热率（20°C、退火态）为118W/m·K。LF6具有较高的强度和腐蚀稳定性,在退火和挤压状态下塑性尚好，用氩弧焊的焊缝气密性和焊缝塑性尚可,气焊和点焊其焊接接头强度为基体强度的90～95％;可切削性能良好。LF6的典型用途为焊接结构、冷漠段零件、焊接容器受力零件、飞机蒙皮骨架部件。

LF6的主要成分为Al，并含有约5.6%~6.8%Mg、0.4%Si、0.1%Cu、0.2%Zn、0.5%~0.8%Mn、0.02%~0.1%Ti及微量的Be元素和Fe元素。向合金中加入Mn可以使Mg相沉淀均匀，提高合金抗腐蚀性，并且有效提高合金的强度，但是Mn元素过多会导致塑性显著减低，不利于合金的加工及使用。合金中的Be可以改善合金铸造质量和表面质量，Ti可以细化合金晶粒。而Fe、Si、Cu、Zn为杂志元素，应严格控制，必要时使用多种手段加以去除。