一种非晶态合金焊接AZ91D镁合金的新方法

摘要

一种非晶态合金焊接AZ91D镁合金的新方法，属于镁合金焊接领域，其特征为：以AZ91D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Mg65Cu22Ni3Y5Nd5合金为中间层，将制成2mm厚的Mg65Cu22Ni3Y5Nd5板状镁基非晶态中间合金夹入AZ91D镁合金柱状材料之间，采用对接接头进行扩散焊接。扩散焊接的最佳参数为，压力0.3MPa、升温速率20℃/min、焊接温度450℃、保温15分钟，此时AZ91D镁合金接头的抗拉强度达到最大值154MPa，AZ91D镁合金本体强度为150-160MPa，采用本发明扩散焊接镁合金完全达到要求。

权利要求

1.一种非晶态合金焊接AZ91D镁合金的新方法，其特征为：以AZ91D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Mg65Cu22Ni3Y5Nd5合金为中间层，将制成2mm厚的Mg65Cu22Ni3Y5Nd5板状镁基非晶态中间合金夹入AZ91D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所述一种非晶态合金焊接AZ91D镁合金的新方法，其扩散焊接的最佳参数为，压力0.3MPa、升温速率20℃/min、焊接温度450℃、保温15分钟，此时AZ91D镁合金接头的抗拉强度达到最大值154MPa，AZ91D镁合金本体强度为150-160MPa，采用本发明扩散焊接镁合金完全达到要求。

说明书

一种非晶态合金焊接AZ91D镁合金的新方法

技术领域

[0001] 本发明涉及镁合金焊接领域，特指一种非晶态合金焊接AZ91D镁合金的新方法。

背景技术

[0002] 非晶态焊接材料主要应用领域是非晶态的钎焊材料，它是上世纪70年代发展起来。利用快冷法制备出的钎料，由于其成分计量精确、熔化温度范围窄小、化学成分均匀性和显微组织均匀性高、扩散活性及附着活性高、容易流进缝隙、钎焊区无显微偏析和显微缩孔，因而可获得高强度和高耐腐蚀性的焊接接头，是一种非常有前途的焊料。目前已进入实用化研究的包括镍基非晶态钎料、铜基非晶态钎料和低温非晶态钎料。自1978年首次公开报道非晶态合金钎料以来，非晶态材料在焊接领域中的应用及研究发展得很快。目前，国外研制的非晶钎焊料已有镍基、钴基、铜基、钯基、银基、铅基、锡基等多种合金系，上百种牌号，一些学者已经将非晶钎料应用到Ti基合金(如Ti-Ph，Ti-6A1-4V等)的焊接上，并取得了良好的焊接效果。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Mg基非晶态合金应用到焊接领域。

[0003] 基于以上原因，本发明开发出一种非晶态合金焊接AZ91D镁合金的新方法，经过查询，未见有相关专利发表。

发明内容

[0004] 本发明开发出一种非晶态合金焊接AZ91D镁合金的新方法，其特征为：以AZ91D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Mg65Cu22Ni3Y5Nd5合金为中间层，将制成2mm厚的Mg65Cu22Ni3Y5Nd5板状镁基非晶态合金夹入AZ91D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。

[0005] 在高纯氩气保护下的电阻炉中扩散焊接AZ91D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Mg65Cu22Ni3Y5Nd5合金夹入AZ91D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。本发明以镁基非晶态Mg65Cu22Ni3Y5Nd5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0.3MPa、升温速率20℃/min，焊接温度450℃、保温15分钟，此时AZ91D镁合金接头的抗拉强度达到最大值154MPa，AZ91D镁合金本体强度为150-160MPa，采用本发明扩散焊接镁合金完全达到要求。

[0006] 从图2中的整体的焊接效果来看，即使在保温时间只有5分钟时，焊接都能很好的完成，界面凸起处氧化膜已经部分破碎，基体与液态中间层直接接触，液态中间层与基体中的Al元素形成共晶液相，优先沿着氧化膜/基体处的界面扩散。随着共晶液相的不断增多和向界面的继续扩散，在表而张力和界而张力的作用下，氧化膜被拱起，逐渐与母材分离，呈片状平直的漂浮于液态中间层中。随后片状平直的氧化膜在液相中局部发生弯曲破碎，随时间的延长，氧化膜与母材分离增多，氧化膜自身破碎球化也越来越多，最终氧化膜完全破碎、分散。

附图说明

[0007] 图1预置中间层的AZ91D镁合金的扩散焊接示意图。

[0008] 图2不同保温时间的扩散焊接接头微观形貌

[0009] 0.3MPa，450℃，空冷

[0010] a保温5min，b保温10min，c保温15min，d保温25min

具体实施方式

[0011] 实施例

[0012] 以AZ91D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Mg65Cu22Ni3Y5Nd5合金为中间层，将制成2mm厚的Mg65Cu22Ni3Y5Nd5板状镁基非晶态中间合金夹入AZ91D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。

[0013] 在高纯氩气保护下的电阻炉中扩散焊接AZ91D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℃左右时将镁基非晶态中间合金夹入AZ91D镁合金柱状材料之间的夹具放进电阻炉中，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Mg65Cu22Ni3Y5Nd5合金为中间层，在压力
0.3MPa、升温速率20℃/min，焊接温度450℃、保温15分钟情况下，此时AZ91D镁合金接头的抗拉强度达到最大值154MPa，AZ91D镁合金本体强度为150-160MPa，采用本发明扩散焊接镁合金完全达到要求。