镁/镍/钛激光熔钎焊接头组织性能研究

通过预置厚度为0.1 mm的Ni片作为中间层,将尺寸均为120 mm×60 mm×1 mm(长×宽×高)的AZ31B镁合金板和TC4钛合金板进行激光熔钎焊搭接试验,对镁/镍/钛接头的界面宏观形貌和微观组织进行分析,探究界面结合区域对接头力学性能的影响。结果表明:预置Ni片后的接头焊缝成形良好。在最佳工艺窗口为“激光功率P=1250~1350 W,焊接速度v=17~19 mm·s^(-1)”时,接头力学性能较好。随着激光功率和焊接速度的增大,接头的拉剪强度均呈现出先增大后减小的趋势,拉剪强度最高可达94.91 MPa。接头焊缝区由镁侧焊缝、钛侧焊缝和金属间化合物(IMC)层组成。镁、钛两侧焊缝间的界面结合面积大小及元素间反应生成的IMC层是提高镁/镍/钛接头力学性能的关键:Ni元素与Mg,Ti元素进行了良好的冶金反应,Ni与Mg,Al在镁侧焊缝生成弥散分布的Mg_(2)Ni+AlNi镁侧化合物层,Ni与Ti在钛侧焊缝生成均匀分布的Ti_(2)Ni钛侧化合物层;随着激光功率的增大和焊接速度的减小,接头单位时间内的热输入量增高,钛侧母材熔化量增多,使得镁钛焊缝界面结合面积增大,Ni在两侧焊缝中的扩散能力增强;当两侧焊缝成形良好且无明显裂纹时,接头力学性能更佳。