基于銀層間技術的AA6061和AISI 4340的摩擦焊接分析

基于銀層間技術的AA6061和AISI 4340的摩擦焊接分析

刊名：Defence Technology（英）

刊期：2015年第11期

作者：Suresh D.et al

編譯：苗志慧

研究了基于持續摩擦焊技術連接合金鋁AA6061和低合金鋼AISI4340兩種材質的焊縫性能，并從金相檢驗、X射線衍射、電子探針顯微分析、拉伸試驗和顯微硬度等方面進行評價。

研究表明，金屬間化合物層接合處的拉伸強度和伸長率均表現較差；AA6061中靠近焊接口的鎂元素有利于金屬間Fe2Al5化合物的形成和生長；采用銀層間技術，在AISI 4340層間通過電鍍方式引入銀質可在焊接接口處產生硅積累，置換AA6061側的鎂，從而降低金屬間化合物層的寬度并相應地增加了拉伸強度；接口處銀的存在導致基于鐵-鋁系的金屬間化合物與基于銀-鋁系的金屬間化合物的局部置換，這些金屬間化合物的存在已被X射線衍射技術證實。銀-鋁系相韌性好，且抗拉強度幾乎不變，可在AA6061焊接接口處形成硅偏聚，銀質在層間充當勢壘阻止鐵擴散，并進一步避免形成鐵-鋁系金屬間化合物。

金屬合金的拉伸性能和硬度與其微觀組織結構有關。鐵-鋁系金屬化合物Fe2Al5和FeAl3的生成有利于異種金屬焊接，其微觀硬度較大但韌性較低，而銀夾層的加入使得其硬度略有降低，因此基于鋁-銀系金屬化合物的異種金屬焊接接口處的抗拉強度和伸長率優于鐵-鋁系金屬化合物。

銀層間技術可使得異種金屬焊接實現240MPa的最大拉伸強度，具有4.9%的伸長率。鋁合金AA6061和低合金鋼AISI 4340異種金屬焊接接口處的這一優良性能得益于銀質作為層間物質促進了Ag3Fe2、Ag2Al和Ag3Al等韌性相的形成。