电场影响下Al/AZ31扩散连接界面结构研究

"电场对Al/AZ31扩散连接界面结构的影响" 本文主要探讨了电场如何影响Al/AZ31镁铝合金之间的扩散连接界面结构。研究者通过电场激活扩散连接技术（FADB）成功地连接了AZ31B镁合金与铝，深入研究了电场对扩散反应和溶解层生长的影响。实验中采用了光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱（EDS）和X射线衍射仪（XRD）等多种分析手段，以详细了解扩散溶解层的微观组织、相组成及界面元素分布。 研究表明，电场强度对扩散溶解层的形态和宽度有显著影响。当以铝粉作为中间层时，扩散溶解层呈现均匀的共晶层结构，且细胞状晶粒分布在焊缝区。在电场作用下，Mg和Al元素的相互扩散得到促进，导致扩散溶解层的宽度随着电流密度增加而增加。例如，在特定条件下（450°C，50分钟，电流密度80A/cm²），过渡层的宽度扩大至120μm，是无电场条件下的12倍。 同时，电流密度也对共晶层内的晶粒尺寸有显著影响。当电流密度从28A/cm²提升到48A/cm²时，点状晶粒的尺寸从2μm减小到0.5μm。另一方面，当铝箔作为中间层时，扩散溶解层由靠近镁合金的共晶层和靠近铝基体的过渡层构成。 镁合金因其轻质、高强度、良好的减震和电磁屏蔽性能等优点，在诸多领域有着广泛应用。而铝及其合金则因其耐腐蚀、高强度、优良的导电导热性能等特性，在航空航天、汽车制造等领域广泛使用。由于镁合金的低韧性及抗腐蚀性问题，镁铝异种材料的固相扩散连接研究成为关键。固相扩散连接能避免熔焊过程中可能出现的裂纹、变形等问题，是连接异种金属的常用方法。 近年来，外加电场在固相扩散过程中的作用引起了广泛关注。尽管早期研究认为电流仅提供焦耳热，但后续研究发现电流还有其他影响，如改变原子迁移率、影响扩散速率等。这些发现为优化镁铝连接工艺提供了新的思路，有助于开发出更高效、更稳定的连接技术。 关键词：AZ31B镁合金；铝；固态扩散连接；电场；扩散溶解层；晶粒尺寸；界面结构