Die Laserschweißtechnik einer Magnesium-auf-Aluminium-Überlappungsverbindung und einer Magnesium/Aluminium-Zwischenschicht mit Zusatz von Ti-Folie wird zum Schweißen von AZ31-Magnesiumlegierungen und 6061-Aluminiumlegierungen vorgeschlagen, und die Organisation und Eigenschaften von Magnesium/Aluminium-Verbindungen werden unter diesem Effekt untersucht von Ti-Folienlaser. Die Ergebnisse zeigen, dass durch die Zugabe von Ti-Folie eine effektive Mg/Al-Verbindung im Laserschweißprozess erzielt werden kann, die Scherfestigkeit (Linienfestigkeit) der Mg/Al-Verbindung 58 N/mm erreicht und sich die Morphologie des Schmelzbades ändert von der „V“-Form ohne Ti-Folie bis zur „Weinglasform“ mit Ti-Folie. Die Form des Schmelzbades ändert sich von „V“-Form ohne Ti-Folie zu „Becherform“ mit Ti-Folie. Mit zunehmender Dicke der Ti-Folie nimmt die Tiefe des Schmelzbads der Mg/Al-Verbindung zu, die Ti-Folie in der Nähe der Aluminiumseite des Substrats schmilzt teilweise und die Ti-Elemente verteilen sich im Schmelzbad und bilden Ti3Al-Verbindungen ; Die Zugabe von Ti-Folie hemmt den direkten Kontakt zwischen Magnesium und Aluminium und vermeidet die Reaktion von Mg und Al zu spröden Mg/Al-Verbindungen, so dass die Zugabe von Ti-Folie eine gewisse Barrierewirkung hat, die Ti-Folie jedoch schon eine geringere Wärmeleitfähigkeit und ist weit von der Laserwärmequelle entfernt. Allerdings ist die Wärmeleitfähigkeit der Ti-Folie gering, sie ist weit von der Laserwärmequelle entfernt, das Schmelzen der Ti-Folie ist unvollständig und die Bindung der Ti-Folie mit dem Grundmaterial muss verbessert werden.
Mit der rasanten Entwicklung der Materialwissenschaften erfreuen sich Leichtmetalle (Aluminium, Magnesium, Titan), leichte und hochfeste Keramiken und Keramikverbundwerkstoffe, C/C-Verbundwerkstoffe usw. im Bereich der Luft- und Raumfahrttechnik immer größerer Beliebtheit Es besteht ein immer dringenderer Bedarf, Aluminiumlegierungen mit Titanlegierungen oder Magnesiumlegierungen zu verschweißen, um Verbundstrukturteile zu bilden. Das Laserschweißen ist eine sich in den letzten Jahren rasant entwickelnde Verbindungstechnologie, bei der ein hochenergetischer Strahl das Material schnell aufschmilzt und gleichzeitig verfestigt. Aufgrund des geringen Wärmeeintrags, der geringen Verformung nach dem Schweißen und der kurzen Schweißzeit sowie des hohen Wirkungsgrads eignet es sich sehr gut für die Verbindung unterschiedlicher Materialien. Bei der Verwendung des Laserschweißverfahrens zum Schweißen unterschiedlicher Magnesium-/Aluminiummetalle ist jedoch der Unterschied im Schmelzpunkt von Magnesium/Aluminium gering, der Kontakt der beiden flüssigen Metalle ist unvermeidbar und die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen den flüssigen Zuständen ist viel schneller als die Reaktionsgeschwindigkeit Zwischen festen Metallen ist die Mg/Al-Reaktion anfällig für spröde Mg/Al-Verbindungen. Diese Verbindungen sind nicht nur an der Bildung der Grenzfläche zwischen Magnesium/Aluminium beteiligt, sondern gelangen auch in die Grenzfläche des Schmelzbades in der Nähe des Bereichs. Dies führt zu Schweißverbindungen. Diese Verbindungen bilden sich nicht nur an der Mg/Al-Grenzfläche, sondern gelangen auch in den Schmelzbadbereich in der Nähe der Grenzfläche, was zu einem spröden Bruch der Schweißverbindung führt und die Leistung der Mg/Al-Verbindung verringert. Die Bildung spröder Mg/Al-Verbindungen stellt eine Herausforderung für die effiziente und wirtschaftliche Verbindung von Magnesium/Aluminium durch Schmelzschweißen dar.
Inländische und ausländische Forscher haben explorative Studien zum Mg/Al-Schweißen durchgeführt, darunter repräsentative Arbeiten wie Zhao Limin et al. fanden heraus, dass eine Zinkzwischenschicht die Diffusion von Mg/Al-Elementen untereinander verhindern kann; Chang et al. untersuchte die Organisation von Schweißverbindungen beim Mg/Al-Laserreibrührschweißen mit Ni-Folie; Chen Ying untersuchte die Mikrostruktur und Eigenschaften von Mg/Al-Reibrührschweißverbindungen und stellte fest, dass die Bildung von Mg/Al-Reibrührschweißverbindungen Chen Ying untersuchte die Mikrostruktur und Eigenschaften von Mg/Al-Reibrührschweißverbindungen und stellte fest, dass die Bildung von Mg17Al12-Verbindungen die Verbindungseigenschaften verbesserte ; Qi et al. führte ein Mg/Al-Überlappungsschweißen unter Hinzufügung einer Zwischenschicht aus weicher Stahlfolie durch und stellte fest, dass die Scherfestigkeit der Verbindung mit der Dicke der Zwischenschicht variierte und die Scherfestigkeit mit zunehmender Foliendicke zunahm und dann abnahm; Liu und Gao et al. führten ein Mg/Al-Laserverbundschweißen mit zusätzlicher mittlerer Zwischenschicht durch und stellten fest, dass Zn, Ce und Ti die Bildung spröder Mg/Al-Verbindungen hemmen. Die Rolle von Zn, Ce und Ti hat alle die Wirkung, die Bildung spröder Mg/Al-Verbindungen zu hemmen, wobei Ti mit hohen Schmelz- und Siedepunkten eine bessere Wirkung bei der Hemmung der Bildung spröder Mg/Al-Verbindungen hat, aber den Mechanismus ist nicht klar; Ma Yucheng et al. untersuchte die Machbarkeit des Überlappschweißens von Aluminium/Stahl mit der Hinzufügung einer Ni-Zwischenschicht; Wang et al. führten das Laser-Lichtbogen-Verbundschmelzschweißen von Magnesium/Aluminium unter Zugabe einer Ni-Zwischenschicht durch und stellten fest, dass die Phasenzusammensetzung intermetallischer Verbindungen in der Fusionszone Khodabachshi et al. führten oszillierendes Laserschweißen von AZ31-Magnesiumlegierungsplatten und 6022-Aluminiumlegierungen mit Ni-Folie durch und stellten fest, dass die Oszillation des Laserstrahls die Bildung von Verbindungsrissen reduziert und die Durchmischung innerhalb des Schmelzbads verbessert, und dass die Zugabe von Ni-Folie die Reaktion von Mg besser hemmt und Al, um eine spröde Mg/Al-Verbindung zu bilden; Li Mingfeng et al. Ultraschallschweißen einer AZ31B-Magnesiumlegierungsplatte und einer Aluminiumlegierung mit Metallfolie durchgeführt. Li Mingfeng et al. führte Ultraschallschweißen von AZ31B-Magnesiumlegierungsplatten und Aluminiumlegierungen unter Zusatz von Metallfolie durch und stellte fest, dass die Zugabe von Cu-Folie die Bildung von Mg/Al-Verbindungen verhinderte und die meisten Oberflächen der Mg/Cu-Bruchstellen glatt waren; Zhang Shumai et al. führten Laserschweißen von Magnesiumlegierungen/Aluminiumlegierungen unter Zugabe von Ni-Folie durch und stellten fest, dass die Zugabe von Ni-Folie die Diffusion von Al aus Aluminium in das Magnesiumbad einschränkte und die Reaktion von Al und Mg zur Bildung von sprödem Mg/ Al-Verbindungen und die Reaktion von Ni und Al im Bereich des gemeinsamen Pools erzeugten AlNi und AlNi. Darüber hinaus reagiert Ni im gemeinsamen Poolbereich mit Al unter Bildung von Al-Ni-Verbindungen wie AlNi und Al3Ni. Peng et al. führten Ultraschallschweißen von Magnesiumlegierungen und Aluminiumlegierungen unter Zusatz von Ag-Folie durch und stellten fest, dass Ag-Folie mit Mg und Al interagierte, um die Bildung spröder Mg/Al-Verbindungen zu verhindern, und die Mg/Al-Grenzfläche durch Mg/Ag ersetzt wurde und Al/Ag-Grenzflächen. Den vorliegenden Forschungsergebnissen zum Mg/Al-Schweißen zufolge sind die spröden Mg/Al-Verbindungen der Schlüsselfaktor für die Leistung von Mg/Al-Verbindungen. Um die Eigenschaften von Mg/Al-Verbindungen zu verbessern, wird die Bildung von Mg/Al-Verbindungen hauptsächlich durch die Optimierung der Schweißprozessparameter und den Einsatz von Zusatzwerkstoffen beeinflusst. Angesichts des Problems, dass flüssiges Magnesium/Aluminium dazu neigt, unter Bildung spröder Mg/Al-Verbindungen zu reagieren und die Verbindungseigenschaften zu verringern, schlägt dieser Artikel die Laserschweißtechnologie der Magnesium-auf-Aluminium-Überlappung und die Zugabe einer Ti-Folie zwischen dem Magnesium vor /Aluminiumschichten zum Schweißen von AZ31-Magnesiumlegierungen und 6061-Aluminiumlegierungen sowie zur Untersuchung der Organisation und Eigenschaften von Magnesium/Aluminium-Schweißverbindungen unter der Wirkung des Titanfolienlasers werden die Ergebnisse der Studie voraussichtlich für die Weiterentwicklung nützlich sein die Entwicklung von Verbundstrukturbauteilen aus unterschiedlichen Materialien in der Luft- und Raumfahrtfertigung. Die Ergebnisse dieser Studie sollen eine neue Idee zur Förderung der Anwendung heterogener Verbundstrukturkomponenten in der Luft- und Raumfahrtfertigung liefern.
Die Magnesiumlegierung AZ31 und die Aluminiumlegierung 6061 wurden unter Verwendung der Laserschweißtechnik der Magnesium-auf-Aluminium-Grenzfläche und durch Hinzufügen einer Ti-Folie zwischen den Magnesium-/Aluminiumschichten geschweißt, um die Struktur und Eigenschaften von Magnesium-/Aluminium-Schmelzschweißverbindungen unter der Wirkung der Ti-Folie zu untersuchen -Laser, und die wichtigsten Schlussfolgerungen sind wie folgt.
(1) Unter den Prozessbedingungen einer Laserleistung von 1600-1700 W, einer Schweißgeschwindigkeit von 1200 mm/min, einer Laserkopfablenkung von 20 Grad, einer Defokussierung von Null und der Verwendung von Ar-Schutzgas zum Seitenblasen und Zurückblasen. Schützend kann durch die Zugabe von Ti-Folie eine wirksame Verbindung von Magnesium/Aluminium erreicht werden und die Magnesium/Aluminium-Verbindungen können eine Scherfestigkeit (Linienfestigkeit) von 58 N/mm erreichen.
(2) Durch die Zugabe von Ti-Folie ändert sich die Morphologie des Schmelzbades von einer „V“-Form ohne Ti-Folie zu einer „Weinglas“-Form mit Ti-Folie. Mit zunehmender Dicke der Ti-Folie nimmt die Tiefe des Schmelzbades der Magnesium/Aluminium-Verbindungen zu, und die Folie in der Nähe der Aluminiumseite des Substrats schmilzt teilweise und die Ti-Elemente verteilen sich im Schmelzbad. Die Ti-Elemente verteilen sich im Schmelzbad und es bilden sich Ti3Al-Verbindungen.
(3) Die Zugabe von Ti-Folie hemmt den direkten Kontakt zwischen Magnesium und Aluminium und verhindert die Reaktion von Mg und Al unter Bildung spröder Mg/Al-Verbindungen. Die Zugabe von Ti-Folie hat die Wirkung einer Barriere, aber die Wärmeleitfähigkeit der Ti-Folie ist relativ gering und sie ist weit von der Laserwärmequelle entfernt, sodass das Schmelzen der Ti-Folie unvollständig ist und die Bindung der Ti-Folie mit der Das Grundmaterial muss verbessert werden.
