基于铜中间层的铝镁异种金属真空扩散焊(4)
图1.12 总体研究方案框图
2 试验材料及设备
2.1 试验材料
焊接试验母材选用AZ31B镁合金和6061铝合金棒材，尺寸规格见图2.1。其化学成分如表2.1所示，部分物理力学性能如表2.2所示。采用纯铜箔作为中间层，厚度为0.02mm。
（a）镁合金试样 （b）铝合金试样
图2.1 试样尺寸图
表2.1 母材化学成分（质量百分数）
材料 Mg Al Zn Si Fe Cu Mn Ca 其他
AZ31B 余量 2.5-3.5 0.6-1.4 0.1 0.005 0.05 0.2 0.04 0.3
材料 Mg Al Zn Si Fe Cu Mn Ti Cr 其他
6061 0.8-1.2 余量 0.25 0.4-0.8 0.7 0.15-0.4 0.15 0.15 0.04-0.35 0.15
表2.2母材的物理和力学性能
材料 抗拉强度（MPa） 室温密度（g•cm-3） 固相线T（℃） 液相线T（℃） 热导率（25℃（W•（m•K）-1） 比热容（20℃）
（J•（kg•K）-1）
AZ31B 263.3 1.77 605 630 96.3 1130
6061 124.1 2.70 582 652 180 896
焊前用钢丝刷打磨铝柱和镁柱待焊端面，去除表面氧化膜，直至露出金属光泽，处理后的试样应尽快进行焊接试验；用稀盐酸清洗铜片，去除油污，随后用丙酮再次擦拭，去除表面盐酸。试样在焊接前应保持待焊断面的清洁，并注意是否有棉花丝粘附在铜片上，影响焊接质量。
2.2 试验设备
（1）真空热压炉
本实验采用的加热设备为真空热压炉，其额定功率为40KW，额定电压380V，工作区尺寸为200mm*300mm*200mm，最高温度为1450℃，冷态极限真空度为6*10-4Pa，最大压力5T，位移100mm，设备照片如图2.2、图2.3所示。
图2.2 真空热压图2.3 真空热压炉控制界面
（2）金相检测
采用XJL02型立式光学显微镜进行微观组织观察。具体工序如下：
1）试样制备。用XQ-2A镶嵌机镶嵌，再用120号水磨砂纸砂轮打磨试样表面；然后依次用280、320、400、600号金相砂纸进行磨制。
2）抛光。试验采用P-2金相试样抛光机抛光，先使用W5研磨膏粗抛，再用W1研磨膏精抛。
3）腐蚀。对于不同的金属需用不同的腐蚀液，实验中镁侧的腐蚀液为1ML的硝酸+1ML醋酸+1g草酸+150ML水；
（3）扫描电镜与能谱分析
采用FEI Quanta 200扫描电子显微镜对接头与断口进行微观组织观察和元素分析。
（4）显微硬度测试
试验采用自动转塔数显显微文氏硬度计402MVD对母材和焊缝区的硬度进行测定。加载压力为0.1KG，加载时间为10S。
3 铝镁异种金属真空扩散焊接工艺设计
3.1铝镁真空扩散焊接工艺装置设计与试验流程
本文主要进行棒材对接工艺试验，由于需要对接头施加载荷，所以设计了棒材对接焊接接头，见图3.1。由于棒材对接接头在加载的情况下很难保持平衡，所以设计了专用的焊接工艺装置，见图3.2。采用耐热钢作为材料，使模具在较高温度下保持较高的强度。为了便于试样的取出，套筒中部设计1°的锥度。
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