熱壓法制備鎂鋁復(fù)合板的層界面組織與性能研究

  與其他金屬材料相比,鎂及鎂合金有很多突出的工藝及性能特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、通信、電子和航空等行業(yè)。然而腐蝕是鎂及鎂合金存在的主要問(wèn)題之一,長(zhǎng)期以來(lái)極大地限制了鎂合金在工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,使鎂合金的優(yōu)良性能得不到發(fā)揮。鋁密度低,氧化膜比較致密、耐蝕性?xún)?yōu)良,因此采用鋁板包覆在鎂合金表面可制備出同時(shí)兼具鎂合金與鋁板材性能優(yōu)勢(shì)的層狀復(fù)合材料。真空擴(kuò)散焊是常見(jiàn)的鎂鋁復(fù)合方法之一,但是一般要求較高的真空度和較長(zhǎng)的時(shí)間。

  最近,鎂合金與鋁合金采用角度爆炸焊,實(shí)現(xiàn)了鎂鋁復(fù)合,但爆炸焊所用的鋁基體較厚,作為鎂合金表面防腐不適用。有研究表明,在大氣環(huán)境下,采用熱壓法,通過(guò)添加中間層材料,保溫保壓2h可實(shí)現(xiàn)鎂鋁異種金屬連接。在上述研究的基礎(chǔ)上,本文對(duì)加熱方式進(jìn)行改進(jìn),將熱壓壓頭與試樣直接接觸,保溫保壓1min,成功制備了鎂鋁層狀復(fù)合板。

  鎂合金基體為AZ31B,覆蓋層為純鋁1050。中間層為鎂鋁共晶合金粉末:Mg-31at%Al和Mg-62at%Al,合金粉末經(jīng)100目篩選,直徑小于0.15mm。將AZ31B和純鋁分別切割成100mm×100mm×2mm、100mm×100mm×0.8mm,并用600#SiC砂紙機(jī)械打磨光潔。中間層粉末均勻鋪在AZ31B與純鋁之間。待壓頭升至指定溫度,將組合好的試樣放于壓頭下,并將壓頭壓下,保持AZ31B與純鋁之間有30MPa壓力,在此溫度持續(xù)30s后,切斷壓頭電熱絲電源,繼續(xù)保持壓力30s后,升起壓頭,取出試樣。其中中間層為鎂鋁共晶合金粉末I(Mg-Al31at%)時(shí),壓頭溫度升至480℃,制備試樣A;中間層為鎂鋁共晶合金粉末II(Mg-Al62at%)時(shí),壓頭溫度為500℃,制備試樣B。

  以鎂鋁共晶合金粉末Mg-31at%Al和Mg-62at%Al作為中間層,分別在460、480℃熱壓30s,在壓力30MPa持續(xù)60s,在大氣環(huán)境下可實(shí)現(xiàn)AZ31B與純鋁板的連接。當(dāng)中間層粉末為Mg-31at%Al,熱壓溫度為480℃時(shí),連接界面抗拉強(qiáng)度可達(dá)24MPa。中間層與兩側(cè)基體發(fā)生明顯擴(kuò)散,使中間層與兩側(cè)基體實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合。連接界面處較厚的金屬間化合物層是連接界面強(qiáng)度的薄弱位置。