基于铜中间层的铝镁异种金属真空扩散焊(3)
(3) 异种金属之间形成金属间化合物越多，越难进行焊接。金属间化合物具有很大脆性，容易使焊缝产生裂纹，甚至会造成脆断；
(4) 异种金属焊接时，焊缝和母材不易达到等强度。这是由于熔点低的金属元素易烧损蒸发，从而使焊缝的化学成分发生变化，组织性能降低，尤其是焊接异种有色金属时更为明显。
综上分析，焊接异种金属及其合金，只有合理地选用焊接方法，正确地制订焊接工艺及采取特殊的措施，才能获得满意的焊接接头。
1.2.2 铝镁异种金属焊接的难点
(1)铝与镁极易氧化。Mg与Al均属于活泼金属，很容易与氧结合形成MgO和Al2O3氧化膜，尤其是Al2O3结构致密且熔点很高(2050℃)，很难将其去除。这不仅阻碍两种金属的连接，而且使接头容易产生夹杂、裂纹等缺陷，使接头结合性能变差[20]。
(2)相溶性的差异[21-24]
图1.1镁铝二元合金状态图
根据镁铝二元相图（图1.1），液态的镁和铝无限互溶，而在437oC和4500C时发生共晶反应，共晶温度时Al在Mg中的最大溶解度为11.5%(at.)，Mg在Al中的最大溶解度为18.6%(at.)。随温度下降溶解度降低，未溶解的Mg或Al往往以Mg2A13和Mgl7All2存在于组织中，两种金属间化合物的性质脆硬，是焊缝金属中不希望出现的组织。镁的质量分数在36%-56%之间几乎完全产生金属间化合物，并且几乎全部范围内都会有金属液态的接触。液态金属之间的反应速度远远大于固态金属之间的反应速度，镁和铝生成金属间化合物是很难控制的。这就是异种金属镁和铝熔焊的最大困难。因此Mg与Al异种金属进行焊接时设法采用适当的焊接工艺来减小焊缝的反应层厚度，控制金属间化合物的生成量，是镁铝异种金属焊接的关键。
(3)铝与镁在高温时均能溶解一定量的气体。液态铝中可溶解大量的氢，固态时几乎不溶解，氢在焊后冷却凝固过程中来不及析出便在焊缝中形成气孔，弧柱中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜也是焊缝中氢的来源，使熔合区的塑韧性降低。
1.3 国内外镁铝异种金属焊接研究现状
1.4 论文研究内容与研究方案
（1） 研究内容
通过开展镁铝异种金属真空扩散焊工艺方法的研究工作，对镁铝异种材料的连接机理；异种金属真空扩散焊的原理、方法和试验装置；铜中间层镁铝异种金属真空扩散焊工艺参数的优化；铜中间层镁铝异种金属焊接接头力学性能和显微组织分析进行研究，最终力争形成优质高强度焊接接头。主要研究内容如下：
1、 镁铝异种金属材料冶金结合机理的分析；
2、镁铝异种金属真空扩散焊焊方法关键技术分析试验研究；
3、镁铝异种金属真空扩散焊模具的设计；
4、0.2mm铜中间层和不同焊接工艺参数对接头组织性能的影响研究；
5、镁铝异种金属真空扩散焊焊接接头力学性能和显微组织分析。
（2） 研究方案
总体研究方案如下图所示。首先从Mg/Al异种金属相溶性、Mg/Al异种金属物理性能差异对其结合的影响、Mg/Al异种金属焊接接头中新相的形成等方面对镁铝异种金属的焊接机理进行初步分析。结合相图理论，为中间层体系的设计提供理论指导。根据压力容器设计手册、真空热压炉实际工作条件和焊接参数的选择设计真空扩散焊模具。在此基础上进行镁铝异种金属真空扩散焊工艺试验，分析研究中间层与接头微观组织结构、性能的关系，工艺参数与接头微观组织结构、性能的关系，最终通过对接头微观组织结构、结合强度、结合特征等方面的研究，得到铜中间层Mg/Al异种金属接头真空扩散焊接的最佳工艺参数，最终得到优质高强度的镁铝异种金属真空扩散焊接接头。
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