[发明专利]一种Mg/Al真空扩散焊接头

说明书

为了改善接头的硬度、耐磨性，设计了一种Mg/Al真空扩散焊接头。采用工业纯镁和工业纯铝为原料，所制得的Mg/Al真空扩散焊接头，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。其中，真空扩散焊接接头形貌良好，充分扩散后界面处形成连续的扩散反应层。真空扩散焊接过程中界面两侧的Mg、Al原子受热激活后发生扩散迁移，在界面晶体缺陷处优先发生新相的析出长大。与基体的连接界面也从波浪状生长趋于平直，最后原始界面消失，相应位置形成平直均匀的扩散反应层。接头抗弯强度随保温时间延长呈先上升后下降的变化趋势。本发明能够为制备高性能的真空扩散焊接头提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种粉末冶金材料，尤其涉及一种Mg/Al真空扩散焊接头。

背景技术

扩散焊是将焊件紧密贴合，在一定温度和压力下保持一段时间，使接触面之间的原子相互扩散形成联接的焊接方法。根据材料类型和对接头质量的要求，扩散焊可在真空、保护气体或溶剂下进行。由于焊接一般是在高温环境下完成，为避免高温下焊件氧化，一般采用真空保护，因此，也叫真空扩散焊。

扩散焊可与其他热加工工艺联合形成组合工艺，如热耗-扩散焊、粉末烧结-扩散焊和超塑性成形-扩散焊等。这些组合工艺不但能大大提高生产率，而且能解决单个工艺所不能解决的问题。如超音速飞机上各种钛合金构件就是应用超塑性成形-扩散焊制成的扩散焊的接头性能可与母材相同，特别适合于焊接异种金属材料、石墨和陶瓷等非金属材料、弥散强化的高温合金、金属基复合材料和多孔性烧结材料等。扩散焊已广泛用于反应堆燃料元件、蜂窝结构板、静电加速管、各种叶片、叶轮、冲模、过滤管和电子元件等的制造。

发明内容

本发明的目的是为了改善接头的硬度、耐磨性，设计了一种Mg/Al真空扩散焊接头。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

Mg/Al真空扩散焊接头的制备原料包括：工业纯镁和工业纯铝。

Mg/Al真空扩散焊接头的制备步骤为：将原料按实验设计方案称重、配料，配好后倒入行星球磨机中进行湿磨，球磨介质为直径10mm的硬质合金球，球磨机转速为90r/min，球料比为6:1，球磨时间为24h。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，干燥时间为50min，干燥温度为40℃，随后加入单柱液压机中进行压制成形并进行烧结，烧结温度为1290℃。将烧结后的试样进行真空钎焊。

Mg/Al真空扩散焊接头的检测步骤为：微观组织采用扫描电镜Nano20观察，物相组成采用RIGA型X射线衍射仪分析，抗弯强度采用万能力学试验机Material10测试。

所述的Mg/Al真空扩散焊接头，Mg1/Al1060真空扩散焊接接头形貌良好，充分扩散后界面处形成连续的扩散反应层。反应层由Al侧Mg2Al3相和Mg侧Mg17Al12相组成，其中Mg2Al3相的生长速率明显大于Mg17Al12相。

所述的Mg/Al真空扩散焊接头，真空扩散焊接过程中界面两侧的Mg、Al原子受热激活后发生扩散迁移，在界面晶体缺陷处优先发生新相的析出长大。界面处最初形成由Mg2Al3相和Mg17Al12相组成的岛状组织，随保温时间延长，岛状组织纵向长大相互连接成整体，其与基体的连接界面也从波浪状生长趋于平直，最后原始界面消失，相应位置形成平直均匀的扩散反应层。

所述的Mg/Al真空扩散焊接头，接头抗弯强度随保温时间延长呈先上升后下降的变化趋势。当保温30min时，接头达到最高抗弯强度49MPa，断裂发生在接头连接处的扩散反应层，属于准解理断裂。

本发明的有益效果是：