一种用于镁合金钎焊的镁基非晶合金钎料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于镁合金焊接连接技术领域，涉及一种用于镁合金钎焊的镁基非晶合金 钎料及其制备方法，具体涉及一种Mg-Cu-Ag-Zn-Gd-Nd非晶合金钎料。
【背景技术】
[0002] 镁合金是目前实际工程应用中最轻的金属结构材料，具有密度小，比强度、比刚度 高，铸造、减震、切削加工性优良以及尺寸稳定性好等特点，使其在实现轻量化、降低能源消 耗、减少环境污染等方面具有显著作用，在汽车、国防军工、航空航天、电子、机械等工业 领域以及家庭用品和运动器材等领域正得到日益广泛应用。然而，目前镁合金钎焊焊料 所焊接的接头性能都比较低，远低于镁合金基体材料的性能(强度大于200MPa)。比如，申 请号201110000830.0发明的一种Al-Mg-Zn镁合金钎焊钎料，钎焊AZ31B镁合金所得 钎焊搭接接头抗剪强度在23~28MPa之间，钎焊对接接头抗拉强度在39~44MPa之 间；申请号200910092578. 3 -种含稀土的镁合金钎焊钎料钎焊AZ31B镁合金，钎焊搭接 接头抗剪强度在38~39MPa之间，钎焊对接接头抗拉强度在53~62MPa之间；申请号 201110205638. 5发明的一种含稀土元素Er的镁合金，钎焊镁合金所得钎焊搭接接头抗剪 强度在40~46MPa之间；申请号200910092579. 8发明的一种Zn-Mg镁合金钎焊钎 料，钎焊AZ31B镁合金所得钎焊搭接接头抗剪强度在38~43MPa之间，钎焊对接接头抗 拉强度在52~53MPa之间；申请号200910092580. 0 -种用于镁合金钎焊Zn-Mg-Al钎 料，钎焊AZ31B镁合金所得钎焊搭接接头抗剪强度在43~45MPa之间，钎焊对接接头抗 拉强度在59~62MPa之间；申请号200910184467. 5锌镁基钎料合金钎焊镁合金所得钎 焊搭接接头抗剪强度在53~68MPa之间；申请号200910184466.0,镁基钎料合金，钎焊 镁合金所得钎焊搭接接头抗剪强度在57~70MPa之间。因此，开发用于镁合金钎焊的 高强度镁合金钎料，是镁合金钎焊领域急需解决的问题。
[0003] 与传统镁合金相比，镁基非晶合金有着超高强度，甚至超高IGPa。韩玉梅(镁基 非晶钎料真空钎焊AZ31B镁合金，郑州大学专业硕士学位论文，2014)研究了镁基非晶合金 Mg65Cu25GcU乍为钎料焊接AZ31B镁合金发现，钎焊焊缝冶金结合良好，并且焊缝与基体保持 相同的硬度水平，钎焊之后母材保持最初的性能。由此表明，镁基非晶合金可作为镁合金钎 焊钎料，并可获得更佳的强度。然而，Mg65Cu25Gd1。非晶合金的熔点为427 °C，相比于现有的 普通镁合金钎料的熔点依然偏高。因此，进一步降低镁基非晶合金的熔点，改善镁基非晶合 金的钎焊性能，是扩展镁基非晶合金在镁合金钎焊中应用需要研究的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有研究的不足，提供一种用于镁合金钎焊的镁基非晶合 金钎料及其制备方法，使其解决现有镁合金钎料强度低，而现有镁基非晶合金熔点高的问 题，并进一步提高钎料的性能，为高性能镁合金的钎焊提供技术支持。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于镁合金钎焊的镁基非晶合 金钎料，是一种Mg-Cu-Ag-Zn-Dy-Gd-Nd非晶合金钎料，该非晶合金钎料的结构式为Mg66Cu15Ag5Zn4Dy1GdxNd9x，其中3彡X彡6，x为Nd元素的原子百分数。
[0006] 本发明所述用于镁合金钎焊的镁基非晶合金钎料的制备方法，其特征在于包括如 下步骤： 第一步：按照上述非晶合金钎料的比例准备Mg、Cu、Ag、Zn、Dy、Gd和Nd原料； 第二步：将第一步的原料放入石墨坩埚中，采用高频感应加热炉熔炼，高频感应加热电 流控制在150至500安培之间，实现对原料充分熔化并均匀化； 第三步：将第二步得到的熔体，在氩气保护下，浇注于铜模中，获得Mg-Cu-Ag-Ni-Dy-Gd-Nd非晶合金钎料； 本发明所述第一步中，所述18、(：1138、211、07、6(1和制原料纯度均为99.9%以上。
[0007] 本发明所述第二步中，所述熔炼过程时间为50分钟：前10分钟电流为150安 培，之后20分钟电流为500安培，最后20分钟电流为300安培。
[0008] 本发明所述第二步中，所述熔炼在密封腔室中进行，使用石墨坩埚，气氛为纯度大 于99. 99%的纯氩气氛，气氛压力为1个大气压。
[0009] 本发明所述第三步中，所述铜模的型腔内径为8mm，高200mm，所述氩气纯度大 于 99. 9%。
[0010] 本发明具有以下有益效果： 本发明所提供的Mg-Cu-Ag-Zn-Dy-Gd-Nd非晶合金钎料熔点为355~365°C，比现有 的Mg65Cu25GcU非晶合金钎料的熔点为427 °C低约60°C，与现有的普通镁合金钎料熔点相 当，适合于固相线温度在400°C以上的镁合金钎焊。所提供耐热镁合金钎料用于GW103K (Mg-10Gd-3Y-0.4Zr)镁合金钎焊，其钎焊搭接接头室温抗剪强度在128~136MPa之间， 其强度优于现有的镁合金钎料钎焊所得钎焊接头性能。此外，本发明提供的镁基非晶合金 钎料制备方法简单且易操作，成分控制比较好，杂质含量少，适合制备高质量镁基非晶合金 钎料。
[0011] 本发明所提供的Mg-Cu-Ag-Zn-Dy-Gd-Nd非晶合金钎料，与现有的Mg65Cu25Gd10镁 基非晶合金钎料相比，其增加的元素及含量的作用如下： Ag:合金元素，具有显著增加镁基非晶合金的非晶形成能力，并具有强化作用。
[0012] Zn:低熔点合金元素，可降低镁基非晶合金钎料的熔点。
[0013] Dy :少量添加合金元素，具有增加镁基非晶合金的非晶形成能力作用，可降低镁基 非晶合金钎料的熔点，并具有强化作用。
[0014]Nd:低熔点稀土合金元素，具有显著降低镁基非晶合金钎料熔点作用，并具有显著 增加非晶合金的非晶形成能力。
[0015]Mg:增加少量Mg元素，可改善镁基非晶合金钎料的提高钎料的流动性，并改善润 湿性。
【附图说明】
[0016] 图1是实施例的XRD图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前 提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下 述的实施例。
[0018]实施例UMg66Cu15Ag5Zn4Dy1Gd3Nd6 非晶合金钎料 第一步、按照Mg66Cu15Ag5Zn4Dy1Gd3Ndf^比例准备Mg、(：11、48、211、〇7、6(1和制原料；上 述1%、&138、211、07、6(1和恥原料纯度均为在99.9%以上。
[0019] 第二步、将第一步的原料放入石墨坩埚中，采用高频感应加热炉熔炼