界面互锁复合Zn层对厚板铝/镁FSW界面组织及力学性能的影响

对于铝/镁搅拌摩擦焊(FSW)接头,当母材厚度过大时,容易沿界面形成较厚的脆硬金属间化合物(IMCs),导致接头成形极其困难。本研究创新地采用界面互锁复合Zn层,研究了厚板铝/镁FSW接头界面IMCs演变和接头性能变化规律,为后续实现铝/镁FSW接头的高强度连接提供了理论及实践依据。结果表明,斜对接接头镁侧界面上部生成了平均厚度为69.7μm的低熔点共晶层(Mg+Al_(12)Mg_(17)),中部和下部生成了平均厚度为42.7和21.2μm的IMCs,该IMCs层由Al_(12)Mg_(17)和Al_(3)Mg_(2)组成。相比于斜对接接头,当采用界面互锁复合Zn层时,界面局部位置生成了Al-Mg-Zn相(Al_(5)Mg_(11)Zn_(4))和Mg-Zn相(MgZn_(2)、Mg_(2)Zn_(3))替代了原有的Al-Mg IMCs,最小IMCs厚度仅为3.9μm。拉伸结果表明,接头抗拉强度由斜对接接头的2.7 MPa提高至界面互锁复合Zn层接头的32.3 MPa,这与界面互锁效应和IMCs厚度减薄有关。

转速对铝/镁搅拌摩擦焊接头金属间化合物及低熔点共晶的影响

研究了转速对铝/镁搅拌摩擦焊接头金属间化合物和低熔点共晶的影响,并用电子背散射衍射表征了铝侧和镁侧界面微观结构。结果表明,当采用375 r/min的低转速时,镁侧界面上部出现由Mg固溶体和Al_(3)Mg_(2)相组成的共晶层,平均厚度为38.83μm。在镁侧界面上部还发现一层厚度为12.3μm的连续柱状Al_(3)Mg_(2)层,垂直于Al_(3)Mg_(2)层与共晶层的边界。在镁侧界面的中部和底部,只有Al_(3)Mg_(2)层和Al_(3)Mg_(2)层,其厚度沿厚度方向从上到下依次减小。此外,铝侧和镁侧界面的Al_(3)Mg_(2)层具有较高的平均晶粒取向差,这为铝和镁原子间的扩散提供了一条途径。当转速为600 r/min时,Mg固溶体与Al_(3)Mg_(2)相组成的共晶层沿厚度方向分布在镁侧界面上,共晶层厚度较低转速(375 r/min)时显著增加。镁侧界面上部的Al_(3)Mg_(2)层和共晶层的平均厚度分别为32.89和68.92μm。最后,由转速引起的应变速率对金属间化合物的生长起着重要作用。