[发明专利]一种72Cu-28Zn合金作为中间反应材料层的镁合金的超声辅助焊接方法

说明书

本发明公开了一种72Cu‑28Zn合金作为中间反应材料层的镁合金的超声辅助焊接方法，经过中间反应材料层的设计条件，筛选出72Cu‑28Zn合金为中间反应材料层与镁合金进行焊接，选用72Cu‑28Zn合金作为中间反应材料层有利于降低焊接温度，无需钎料辅助在大气环境下完成焊接，绿色环保，在焊接过程中无脆性金属间化合物产生，得到全固溶体接头，本焊接时间短，接头力学性能高，焊接效果好。

技术领域

本发明涉及镁合金焊接技术领域，尤其是涉及一种72Cu-28Zn合金作为中间反应材料层的镁合金的超声辅助焊接方法。

背景技术

伴随航空航天、交通、3C电子等领域结构轻量化的发展，Mg合金及其复合材料等轻质材料应用越来越广泛，其结构件的高性能制造离不开成熟的焊接技术作支撑。而目前的焊接技术如熔化焊、传统钎焊和过渡液相扩散焊接等存在焊接温度偏高、氧化膜难以去除、待焊接母材易软化等不足，有的焊接技术还需在真空或保护气体下焊接，焊接时间太长，在焊接过程中产生脆性的金属间化合物造成接头力学性能普遍较低。因此迫切需要探索其高性能焊接新方法与新技术。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种72Cu-28Zn合金作为中间反应材料层的镁合金的超声辅助焊接方法，经过筛选出合适的中间反应材料层，使用优选工艺方法，在焊接过程中无脆性金属间化合物产生，得到全固溶体接头，本发明的焊接时间短，接头力学性能高，焊接效果好。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种72Cu-28Zn合金作为中间反应材料层的镁合金的超声辅助焊接方法，包括待焊接母材和中间反应材料层，包括以下步骤：中间反应材料层筛选步骤，条件一，中间反应材料层的熔化温度低于待焊接母材的熔点195-205℃，或中间反应材料层与待焊接母材主要元素之间的共晶温度低于待焊接母材熔点150-300℃，条件二，中间反应材料层与待焊接母材主要元素之间的固溶度的最大值至少达到10％，条件三，中间反应材料层主要元素与待焊接母材中的原子半径差最大不超过50pm，条件四，中间反应材料层主要元素与待焊接母材之间的电极电位差至多在-0.8V以内，中间反应材料层至少满足以上四个条件中的三个条件，根据以上条件，待焊接母材为镁合金，中间反应材料层选用72Cu-28Zn合金；

反应前准备步骤，对待焊接母材和中间反应材料层的焊接界面进行机械打磨和超声清洗，将清洗后的待焊接母材和中间反应材料层按照待焊接母材/中间反应材料层/待焊接母材的顺序组装形成待焊接组件；

上机超声焊接步骤，将待焊接组件放置于超声焊接设备的加工平台，并是超声工具头压紧在待焊接组件的上部；将超声工具头向待焊接组件纵向方向施加压力，压力值为0.1-0.2MPa；

破除氧化膜步骤，通过超声工具头将焊接超声传导至待焊接组件，对待焊接组件进行加载超声及加热，焊接超声的功率控制在200-500W，焊接超声的频率控制在10-30kHz，同时通过加热设备升温中间反应材料层，加热设备功率控制在4-6kW，加热设备频率控制在200-250kHz，中间反应材料层的反应温度控制在460℃，在焊接超声的作用下，待焊接母材的物理状态为固态，中间反应材料层的物理状态为液态，形成固液界面，实现初步冶金接合；