[发明专利]一种镁合金与铝合金的连接方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于镁合金与铝合金连接领域，特别涉及一种镁合金与铝合金的连接方法及其装置。

背景技术

铝合金作为工程结构材料，具有密度低、强度离，塑性好，可加工成各种型材，因又具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，被广泛地用在汽车、轮船、火车、航天飞机等交通工具上。随着镁合金价格的下降，镁合金因良好的加工性、抗震性、质量轻等优点，被越来越多地应用在汽车等行业。镁合金和铝合金应用领域交叉，就不可避免地遇到连接问题。解决镁合金和铝合金的连接问题，充分发挥镁合金和铝合金各自的优势，镁与铝异种金属的连接价值将远远超过同种金属的连接价值。

近年来，镁合金、铝合金在各行业中应用迅速增长，人们越来越重视它们的连接问题，但由于两种金属的晶体结构、线膨胀系数、热导率、导电率相差很大，很难实现可靠的连接，因此镁合金以及铝合金的应用受到了极大的制约。目前镁合金与铝合金的连接主要采用焊接的方式，铝镁异种金属的焊接方法主要分为熔焊，固相焊和钎焊三种，每种焊接方法又有不同的细分。近年来，研究人员将非晶合金应用到了镁铝合金的连接领域，例如，本发明发明人此前提出了一种以非晶块作为中间层将镁合金与铝合金通过热挤压进行连接起来的工艺(申请号：201611024343.7)，并设计了挤压模具装置；该发明是一种利用电加热设备和挤压模具对镁铝合金进行单向挤压并实现镁铝合金连接的方法，其中镁铝合金之间添加锆基非晶合金片作为中间过渡层。但发明人发现该方法采用了较大的挤压比，使得镁铝合金连接处变形较大，界面成形不美观；另外，非晶合金片的厚度大，挤压后会形成较大的中间过渡层；又由于非晶合金的强度高，要实现镁合金、非晶合金片、铝合金之间的连接，需要很大的挤压力，这样很容易导致非晶晶化，非晶晶化后硬度提高，塑性降低，降低了镁铝合金的连接强度，不利于铝镁合金的连接；另外，该专利申请中对试样的表面没有进行镀膜处理，很容易氧化，且利用加热棒和加热模具对试样进行加热，速度慢(1-2h)，效率低；为此，发明人提出了一种结合磁控溅射镀膜技术，通过加热加压的方式将镁合金与铝合金连接起来的新方法，以克服该专利申请中存在的不足。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种镁合金与铝合金连接方法，并针对该方法设计了一种相匹配的装置，本发明采用磁控溅射技术对镁铝合金的待连接表面进行预处理，在镁铝合金的待连接表面形成一层非晶薄膜作为连接介质，不仅可以阻止镁铝合金连接过程中镁、铝元素的扩散，避免镁铝金属间化合物的产生，还能够防止待连接面被氧化，从而提高镁铝合金的连接强度。

本发明的目的之一是提供一种镁合金与铝合金的连接装置。

本发明的目的之二是提供一种镁合金与铝合金的连接方法。

本发明的目的之三是提供上述镁合金与铝合金的连接方法及其连接装置的应用。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开了一种镁合金与铝合金的连接装置，所述连接装置主要包括：液压加压装置和电加热装置。所述液压加压装置主要包括：液压缸、固定底座、绝缘材料。其中，液压加压系统通过液压缸对固定底座进行施加压力，固定底座再通过夹具对待连接镁合金、铝合金进行加压；绝缘材料用于对加热试样之外的部分进行绝缘保护，防止漏电，避免通电情况下对设备和人造成危害；夹具可根据镁合金与铝合金的形状进行改变，本发明不做限定，例如，圆柱的镁合金或铝合金可采用V型块、三角卡盘等进行固定。

所述电加热装置包括第一环形加热电极、第二环形加热电极、温控模块、加热电源、红外测温仪、保温材料。其中，温控模块用于对镁合金与铝合金加热的调控；环形加热电极用于对镁合金与铝合金待连接面的加热；红外测温仪用于对加热温度的实时测量，方便温控模块对加热温度的控制；保温材料用于对镁合金、铝合金进行保温，防止热量的散失。

所述液压缸、固定底座、绝缘材料、夹具依次相连，镁合金或铝合金固定于夹具上；第一环形加热电极和第二环形加热电极分别套在镁合金或铝合金表面。

所述第一环形加热电极、第二环形加热电极分别和温控模块相连，温控模块与电源相连。

所述保温材料包裹在镁合金、铝合金、第一环形加热电极、第二环形加热电极的表面，起到隔热和保温的作用。

所述红外测温仪对准镁合金和铝合金待连接面处设置，以实时监控连接面处镁合金和铝合金的温度。

其次，本发明公开了利用上述连接装置的一种镁合金与铝合金的连接方法，具体包括如下步骤：

1)对铝合金与镁合金的待连接表面进行清洁处理，使待连接表面光洁无污染；