隨著工業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，能源和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重。輕量化是滿足節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)要求的有效途徑。作為輕質(zhì)材料，鎂合金（Mg 合金）和鋁合金（Alloys）由于其優(yōu)異的高強(qiáng)度性能，在汽車(chē)、電子、航空航天等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。比強(qiáng)度、低密度和良好的成型性 。為了結(jié)合它們的優(yōu)勢(shì)，鎂合金與鋁合金的焊接變得越來(lái)越重要，特別是在汽車(chē)制造領(lǐng)域、航空機(jī)械制造領(lǐng)域等交通運(yùn)輸機(jī)械制造行業(yè)。

很少有研究關(guān)注通過(guò)各種不同材料連接技術(shù)實(shí)現(xiàn) Mg 和 Al 合金的真空擴(kuò)散焊接，例如熔焊、軋制、釬焊、攪拌摩擦接合 [ 7– 9] 和真空擴(kuò)散焊接 [ 10– 13]。但由于鎂合金和鋁合金的性能不同，尤其是熱力學(xué)性能不同，很難將它們焊接在一起。此外，界面中的金屬間化合物（IMCs）脆而硬，會(huì)嚴(yán)重惡化接頭的性能。由于相對(duì)于熔焊而言，固態(tài)焊接可以在較低的溫度下發(fā)生，因此液相和固相之間沒(méi)有質(zhì)量傳遞，這表明 IMC 的形成減少了。因此，固態(tài)焊接技術(shù)，如擴(kuò)散焊、攪拌摩擦焊和超聲波焊，已被廣泛用于控制 IMC 的形成 [ 14, 15]。

本研究選用擴(kuò)散鍵合方式；此外，還特別應(yīng)用了基于熱膨脹的壓力供給裝置。為了改善 Mg/Al 復(fù)合材料的顯微組織和力學(xué)性能，進(jìn)行了退火處理。此外，還研究了擴(kuò)散層的微觀結(jié)構(gòu)和焊接性能。基于熱膨脹的供壓裝置被認(rèn)為是首次應(yīng)用于Mg/Al合金的擴(kuò)散焊接，這使得焊接過(guò)程比傳統(tǒng)的擴(kuò)散焊接工藝簡(jiǎn)單得多，在焊接過(guò)程中不需要額外的壓力。

使用了鎂合金（AZ91）和鋁合金（6061）。通過(guò)將這兩個(gè)合金板切割成適當(dāng)?shù)某叽鐏?lái)制備測(cè)試樣品（圖1）。鋁合金板的厚度為 1 mm。通過(guò)軋機(jī)將鎂合金板從 2 毫米預(yù)軋到 1 毫米。
                                    

焊接前用砂紙打磨原材料的氧化層，并用丙酮對(duì)拋光面進(jìn)行脫脂。接著，將Mg合金板與Al合金板重疊10mm，將得到的試樣放入裝置中（圖2）。該裝置可以僅容納樣品，因此它們沿高度和縱向方向保持不變，但在加熱之前沒(méi)有在末端施加壓力。然后，將該裝置放入電爐中并加熱。根據(jù) Mg-Al 相圖和之前的研究，接合溫度設(shè)定為 440°C，保溫時(shí)間為 60 分鐘。冷卻至室溫后，在氬氣氛下的電爐中采用真空擴(kuò)散焊接法和 TEPS 工藝對(duì)樣品進(jìn)行焊接。

為了提高擴(kuò)散區(qū)的力學(xué)性能和顯微組織，對(duì)焊接工件進(jìn)行退火處理。根據(jù) Mg-Al 相圖和以往的退火經(jīng)驗(yàn)，熱處理溫度分別保持在 200°C、250°C 和 300°C，保溫時(shí)間為 60 分鐘。加熱后，樣品在電爐中冷卻至室溫。

為了進(jìn)一步評(píng)估它們的微觀結(jié)構(gòu)和界面特性，將退火樣品沿?cái)U(kuò)散區(qū)切開(kāi)。隨后，將切片在研磨機(jī)中研磨并使用砂紙拋光。然后分別使用電子探針顯微分析儀（EPMA）和掃描電子顯微鏡（SEM）進(jìn)行元素分析和結(jié)構(gòu)觀察/化合物鑒定。對(duì)于透射電子顯微鏡 (TEM) 實(shí)驗(yàn)，將樣品研磨至約 20  μm。樣品的厚度進(jìn)一步減少到大約 0.1  μm 通過(guò)使用聚焦離子束 進(jìn)行精細(xì)切割。然后，使用TEM完成了微觀結(jié)構(gòu)檢查實(shí)驗(yàn)。最后，進(jìn)行維氏硬度測(cè)試和拉伸強(qiáng)度測(cè)量，以評(píng)估樣品的硬度和力學(xué)行為。