镁铝异种金属搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能分析

摘要

为了抑制镁铝异种金属焊接接头中脆性镁铝金属间化合物(intermetallic compounds, IMCs)生成并改善接头性能，设计并采用铜箔作为中间层金属的搅拌摩擦焊(friction stir welding, FSW)方法对7075-T6铝合金与AZ31B镁合金异种金属进行焊接。分别采用显微组织观察、能谱(energy dispersive spectrometer, EDS)分析、X射线衍射(X-ray diffractometer, XRD)检测、硬度测试、剪切试验测试等试验方法，对是否具有中间层金属铜的镁铝异种金属接头的组织及性能进行试验分析。结果表明：在接头焊核区，中间层金属铜的加入与镁铝金属共同形成镁铝铜三元扩散体系，抑制了焊核区镁铝之间的互扩散行为，焊核区扩散层厚度由150μm降至50μm,同时，含铜接头的钩状缺陷两侧形成新扩散层，有效阻止镁铝IMCs中脆性镁铝IMCs生成形成，并分别生成新的铜镁、铜铝IMCs;此外，中间层金属铜的加入使接头界面处钩状缺陷面积显著减小，有效缓解界面应力集中；与常规接头相比，含铜接头的断裂路径从IMCs层迁移至焊核区，接头平均剪切力由3 407 N提高至4 615 N,剪切性能提升35.5%。探明了通过FSW提高特定镁铝异种金属接头的力学性能的原因，为其他异种材料的焊接提供了参考。

关键词

材料表面与界面 / 镁铝异种金属 / 搅拌摩擦焊 / 中间层金属铜 / 接头扩散行为