[发明专利]一种用于镁合金钎焊的镁基非晶合金钎料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于镁合金焊接连接技术领域，涉及一种用于镁合金钎焊的镁基非晶合金钎料及其制备方法，具体涉及一种Mg-Cu-Ag-Zn-Gd-Nd非晶合金钎料。

背景技术

镁合金是目前实际工程应用中最轻的金属结构材料，具有密度小，比强度、比刚度高，铸造、减震、切削加工性优良以及尺寸稳定性好等特点，使其在实现轻量化、降低能源消耗、减少环境污染等方面具有显著作用, 在汽车、国防军工、航空航天、电子、机械等工业领域以及家庭用品和运动器材等领域正得到日益广泛应用。然而，目前镁合金钎焊焊料所焊接的接头性能都比较低，远低于镁合金基体材料的性能（强度大于200MPa）。比如，申请号 201110000830.0 发明的一种Al-Mg-Zn 镁合金钎焊钎料, 钎焊AZ31B 镁合金所得钎焊搭接接头抗剪强度在23 ～ 28MPa 之间，钎焊对接接头抗拉强度在39 ～ 44MPa 之间；申请号 200910092578.3一种含稀土的镁合金钎焊钎料钎焊AZ31B 镁合金，钎焊搭接接头抗剪强度在38 ～39MPa 之间，钎焊对接接头抗拉强度在53 ～ 62MPa之间；申请号 201110205638.5 发明的一种含稀土元素Er 的镁合金，钎焊镁合金所得钎焊搭接接头抗剪强度在 40 ～ 46 MPa 之间； 申请号 200910092579.8发明的一种Zn-Mg 镁合金钎焊钎料，钎焊AZ31B 镁合金所得钎焊搭接接头抗剪强度在38 ～ 43MPa 之间，钎焊对接接头抗拉强度在52 ～ 53MPa 之间；申请号 200910092580.0一种用于镁合金钎焊Zn-Mg-Al 钎料，钎焊AZ31B 镁合金所得钎焊搭接接头抗剪强度在43 ～ 45MPa 之间，钎焊对接接头抗拉强度在59 ～62 MPa 之间；申请号 200910184467.5锌镁基钎料合金钎焊镁合金所得钎焊搭接接头抗剪强度在53 ～68 MPa 之间；申请号 200910184466.0，镁基钎料合金，钎焊镁合金所得钎焊搭接接头抗剪强度在 57 ～ 70 MPa 之间。因此，开发用于镁合金钎焊的高强度镁合金钎料，是镁合金钎焊领域急需解决的问题。

与传统镁合金相比，镁基非晶合金有着超高强度，甚至超高1 GPa。韩玉梅（镁基非晶钎料真空钎焊AZ31B镁合金，郑州大学专业硕士学位论文，2014）研究了镁基非晶合金Mg₆₅Cu₂₅Gd₁₀作为钎料焊接AZ31B镁合金发现，钎焊焊缝冶金结合良好，并且焊缝与基体保持相同的硬度水平，钎焊之后母材保持最初的性能。由此表明，镁基非晶合金可作为镁合金钎焊钎料，并可获得更佳的强度。然而，Mg₆₅Cu₂₅Gd₁₀非晶合金的熔点为 427 ℃，相比于现有的普通镁合金钎料的熔点依然偏高。因此，进一步降低镁基非晶合金的熔点，改善镁基非晶合金的钎焊性能，是扩展镁基非晶合金在镁合金钎焊中应用需要研究的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有研究的不足，提供一种用于镁合金钎焊的镁基非晶合金钎料及其制备方法，使其解决现有镁合金钎料强度低，而现有镁基非晶合金熔点高的问题，并进一步提高钎料的性能，为高性能镁合金的钎焊提供技术支持。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于镁合金钎焊的镁基非晶合金钎料，是一种Mg-Cu-Ag-Zn-Dy-Gd-Nd非晶合金钎料，该非晶合金钎料的结构式为Mg₆₆Cu₁₅Ag₅Zn₄Dy₁Gd_xNd_9-x，其中3≤x≤6，x为Nd元素的原子百分数。

本发明所述用于镁合金钎焊的镁基非晶合金钎料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步：按照上述非晶合金钎料的比例准备Mg、Cu、Ag、Zn、Dy、Gd 和 Nd原料；

第二步：将第一步的原料放入石墨坩埚中，采用高频感应加热炉熔炼，高频感应加热电流控制在150 至 500安培之间，实现对原料充分熔化并均匀化；

第三步：将第二步得到的熔体，在氩气保护下，浇注于铜模中，获得Mg-Cu-Ag-Zn-Dy-Gd-Nd 非晶合金钎料；

本发明所述第一步中，所述Mg、Cu、Ag、Zn、Dy、Gd 和 Nd原料纯度均为99.9％以上。