论文部分内容阅读
Mg/Al复合双金属铸件在汽车车身结构减重方面有着显著的意义和广泛的应用。本文采用“液固复合法”，利用自制的高真空双金属液固复合试验装置，研究液相镁合金AM60和固相6061铝合金间的液/固复合的润湿性和界面结合。重点研究了固态6061铝合金的表面处理、AM60/6061Al液/固复合工艺及其对双金属复合界面的组织和性能的影响。主要研究结果如下：1.锌酸盐工艺与电镀工艺相结合，对固体6061铝合金进行表面处理，表面处理工艺的流程为：超声波清洗—碱洗除油—酸洗出光—酸活化—浸镀—电镀，可在去除6061铝合金表面Al2O3氧化膜的同时，在其表面镀覆一层保护膜以免铝合金再次氧化形成氧化膜。通过对镀层外观测定、镀层厚度测试、镀层结合力检测以及XPS分析，可知：在室温条件下，在浸锌预处理的6061铝合金表面可以电镀上一层50μm左右的锌层，外观呈青灰色，色泽均匀，表面光亮。锌层与6061Al衬底之间无明显缺陷，结合力良好，有效的去除了6061Al表面的Al2O3氧化层。实验结果表明，6061Al的表面处理工艺大大改善了液态AM60对固态6061Al的润湿性。2.通过对固态6061Al的预热时间与预热温度之间关系、镀锌层厚度与6061Al预热温度的关系的测定，寻找AM60/6061Al的液固复合的最佳工艺参数。实验结果表明：6061铝合金衬底预热时间不能超过80S、预热温度应控制在500℃到590℃之间，既保证6061Al不会熔化又增强Mg与Al元素的扩散反应；镀Zn层的厚度随预热温度增加而减小，从室温下的50μm到590℃时的完全挥发。因此，通过调节固相6061Al合金的预热温度、预热时间以及镀锌层厚度可以控制AM60（L）/6061Al(S)的界面组织并改善其力学性能。3.通过对试样复合界面进行扫描、能谱分析，可知AM60（750℃）/6061Al(560℃)液固复合双金属试样界面为冶金结合界面，界面组织为含Al高于AM60的Mg合金铸态组织。AM60/6061Al双金属样品显微硬度测试表明：界面反应层宽度约为200μm。界面结合处的显微硬度显著高于两侧，和二侧连接处的显微硬度的变化相对比较平缓，界面处的内应力较小。剪切强度测试表明：经过表面处理后，AM60/6061Al双金属试样的剪切强度比未经过表面处理的双金属试样提高了30%-90%。6061Al衬底预热温度越高，所形成的AM60/6061Al液固复合样品的剪切强度越高。当6061Al预热温度达到590℃，接近6061铝合金固相线（606℃）时，界面的剪切强度显著增加，达到90MPa。通过对AM60/6061Al液固复合双金属剪切试样断面进行扫描，可以发现：AM60一侧的界面断口属于塑性断裂特征，主要是由许多凹凸不平的小坑组成的韧窝（塑坑）构成，而6061Al一侧界面的断口是呈河流状花样，是明显的脆性断裂。