基于铜中间层的铝镁异种金属真空扩散焊(7)
(2)真空扩散焊界面过渡区形成了致密的新相化合物层,随着焊接温度的升高，镁铝真空真空扩散焊的界面过渡区越来越宽，扩散区生成的新相化合物越来越清晰，靠近铝侧出现树枝状条带区，由Mg2Al3和Mg17Al12两种镁铝系金属间化合物组成。
(3)断口形貌呈银白色，并伴有一定暗灰色的区域。银白色的断面是界面区的组织残留物，界面区组织残留物呈现树枝状的细小纹理，断口为以解理断裂为主并伴有脆性的混合型断口。
5 基于铜中间层的镁铝真空扩散焊
5.1 接头微观组织分析
在0.2mm的铜箔作为中间层的铝镁真空扩散焊中，重点研究了510℃、530℃以及550℃不同保温温度对焊接组织的影响。图5.1为510℃接头金相组织，可以看出，尽管Cu/Mg界面和Cu/Al界面部分区域开始扩散，但是结合面处仍有大量未熔合、气孔等缺陷，说明该接头的加热温度和保温时间都不够。
图5.2为530℃接头金相组织，从图5.2（a）Cu/Mg界面200倍金相图中可以看出，在灰白色镁基体和褐色铜基体之间，存在一条薄薄的均匀黑色带状组织，该组织是铜原子和镁原子相互扩散生成的扩散层。将该界面在放大500倍后，在图5.2(c)中间位置的扩散层内存在黑色和白色形状不规则的晶粒组织，这些晶粒是铜与镁相互扩散形成的不同金属间化合物。同时，在图中镁基体靠近扩散层的区域，有大量黑色的小点，这是镁原子向铜侧扩散后留下的空洞即扩散空洞。
在图5.2（b）Cu/Al界面200倍金相图中，焊缝结合良好，结合面平直，无夹杂、气孔和未焊合等缺陷。在褐色铜基体与灰色铝基体之间存在一条颜色区别不太明显的扩散层，该扩散层厚度明显大于Cu/Mg界面扩散层，说明铜与铝相互扩散速度大于铜与镁之间的扩散速度。将Cu/Al界面组织放大500倍得到图5.2（d），上侧铜层组织连续均匀，是铜基体；下侧扩散层内可以明显看出颜色明暗不同、形状不规则的晶粒组织，是铜原子向铝侧扩散结合而成的金属间化合物。
图5.3为550℃接头金相组织，在图5.3（a）Cu/Mg界面200倍金相图中可以看出，扩散层厚度较530℃生成的Cu/Mg界面扩散层厚，这是由于加热温度高导致铜与镁原子相互扩散速率加快造成的。在扩散层内靠近Cu/Mg界面出现大块黑色组织，这是铜与镁扩散生成的复杂金属间化合物。在图5.3（b）Cu/Al界面200倍金相图中，界面靠铜侧出现颜色不同于铜基体的带状组织，该组织是铝向铜内扩散生成的金属间化合物，界面靠铝侧同时出现出现大量黑色圆形颗粒，这是由于扩散速度快的Al原子越过界面向Cu侧扩散，而反方向扩散过来的Cu原子数量较少，造成了铝侧出现大量孔洞，即观察到的黑色圆形颗粒，产生Kirkendall效应即扩散空洞。
通过对510℃、530℃以及550℃不同保温温度下界面微观组织的研究，发现在加热到530℃时接头微观组织最好，焊缝结合良好，结合面平直，无夹杂、气孔和未焊合等缺陷。在510℃下，尽管Cu/Mg界面和Cu/Al界面部分区域开始扩散，但是结合面处仍有大量未熔合、气孔等缺陷，说明该接头的加热温度和保温时间都不够；而在550℃下，界面处扩散层明显增厚，导致接头力学性能变差，同时扩散层内金属间化合物更加复杂，扩散产生的空洞和其他缺陷也增多，说明加热温度过高，使得扩散速度过快。
图5.1 510℃接头微观组织：（a）Cu/Mg界面 （b）Cu/Al界面
图5.2 530℃接头微观组织：（a）200倍Cu/Mg界面 （b）200倍Cu/Al界面（c）500倍Cu/Mg界面 （d）500倍Cu/Al界面
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