镓中间层1420铝锂合金扩散连接方法与试验研究.pdf

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1、——垦至墨呈垒垦星塑．_：堇三塑镓中间层1420铝锂合金扩散连接方法与试验研究半Methodand7I'echnologyofDimlsionBondingof1420Al-LiAU0ybyUsingGamumasInterlayer中航工业北京航空制造工程研究所牛涛侯红亮王耀奇张艳苓[摘要】研究了镓对1420铝锂合金的表面活化作用，结果表明液态镓能有效破坏1420铝锂合金表面的氧化膜。基于镓中间层的表面活化作用，在力学拉伸试验机上通过机械加压方法，在试验温度520℃，连接压力7MPa，扩散时间1h条件下，

2、对1420铝锂合金进行了扩散连接试验，并通过光学显微镜、扫描电镜和剪切强度试验等方法，对接头进行了微观分析和剪切强度测试。结果表明，中间层厚度小于lmg／cm2时，接头界面处的缝隙非常明显，焊合率较低，接头剪切强度很低，其剪切断口微观形貌光滑平整；中间层厚度大于1mg／cm2时(包括lmg／cm2)，扩散连接界面完全消失，接头剪切强度明显提高，其剪切断口微观形貌中呈现沿剪切方向的撕裂带，表现为韧性断裂特征。中间层厚度为lmg／cm2时，接头剪切强度最高，达到58．35MPa。关键词：镓铝锂合金扩散连接中间层

3、【ABSTRACTlSurface·actiVeofgalliumto1420Al-Lialloyisstudied．Theresultsshowthat，liquidgal—liumcandestroytheoxidefilmonthesurfaceofl420Al-Lialloyef诧ctiVely．Basingonthis，thedif-fllsionbondingof1420Al-Lia110yisstudiedbyusingpuregalliumasinterlayerundermechanica

4、lcompressionforceusingtensiletestingmachine．Theexperimentiscarriedoutatthebondingtemperatureof520℃underthejoiningpressureof7MPaforthediffusiontimeof1h．Themicrostructureofthejointsisstudiedby0M，SEMetc，andtheirmechanicalpropertiesaretestedbyshearingex—perime

5、nts．Theresultsshowthat，whenthethicknessoftheinterlayerislessthan1mg／cm2，thereisaclear丘ssureatthejointinte—’ace，thebondingratioisVerylow，theshea卜ingstrengthisVerylow，thefracmresurfaceoftheshearingtestpresentssmooth．Whenthethicknessoftheinterlayerismorethan1

6、mg／cm2(includinglmg／cm‘)，theinterfaceofthedifhsionbondingdisappearscompletely，theshea卜ingstrengthincreasesobViously，thefracturesurfaceoftheshea“ngtestpresentsmanyscratchoftearingalongthetearingdirection，e)【hibitingthecharactersofductility+国家重点基础研究发展(国家973)

7、计划(2011CB012803)资助。fracture．Whenthethicknessoftheinterlayeris1m∥cm2，theshearingstrengmisthehighest，whichis58．35MPa．KeywOrds：GamumAl-LiaUOyDiffusionbond-ingInterlayerDoI：10．16080a．issnl67l一833x．2015．0I／02．11l铝锂合金作为一种新型轻合金材料，具有低密度、高模量、高比强度和高比刚度等优点，若采用铝锂合金代替常

8、规铝合金可以使构件重量减轻10％～15％，刚度提高15％～20％，在航空航天领域有着广阔的应用前景。研究表明，铝锂合金具有良好的超塑变形能力⋯，但铝锂合金超塑成形／扩散连接(SPF／DB)技术至今仍未得到较好的解决，严重制约了铝锂合金超塑成形／扩散技术的发展和应用。究其原因，铝锂合金表面在室温下极易形成一层致密稳定的氧化膜，且在扩散连接过程中氧化膜既不分解也不溶解于基体，严重阻碍铝原子的相互扩散。为此，铝合金、铝