| 2026 №03 (01) |
DOI of Article 10.37434/as2026.03.02 |
2026 №03 (03) |
Журнал «Автоматичне зварювання», № 3, 2026, с. 11-19
З’єднання алюмінієвих і магнієвих сплавів дифузійним зварюванням (Огляд)
Л.В. Петрушинець1
, В.Є. Федорчук1, Ю.В. Фальченко1, О.О. Новомлинець2
1ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул Казимира Малевича, 11.
E-mail: moremia2@ukr.net
2Національний університет «Чернігівська політехніка». 14030, м. Чернігів, вул. Шевченка, 95. E-mail: rector@stu.cn.ua
Магнієві сплави завдяки низькій щільності та високій питомій міцності є перспективними матеріалами для машинобудування, автомобілебудування та портативної електроніки. Обмеження ширшого застосування обумовлене низькою міцністю та термостійкістю, а також схильністю до корозії даної групи матеріалів. Широке впровадження магнієвих сплавів часто потребує надійного з’єднання з іншими матеріалами, насамперед – з алюмінієвими сплавами. Однак отримання таких з’єднань є технологічно складним через суттєву різницю у фізико-хімічних властивостях даної пари матеріалів, що призводить до утворення крихких фаз і деградації механічних властивостей. У роботі розглянуто можливість використання різних технологічних прийомів при отриманні з’єднань між магнієм і алюмінієм способом дифузійного зварювання. Показано, що зварювання магнієвих сплавів з алюмінієвими без прошарків призводить до значного розкиду в значеннях міцності з’єднань, що обумовлено розбіжностями у використаних авторами публікацій параметрах зварювання (температура, тиск, тривалість процесу). Використання проміжних прошарків, таких як Cu, Zn, Ag, Ni та Sn + Zn істотно впливає на мікроструктуру, склад фаз і механічні властивості з’єднань, що пов’язано з різною схильністю цих металів до формування інтерметалідних фаз у стику. Найвищу міцність на зріз 76,8 МПа отримано при застосуванні прошарку Sn + Zn. Але цей технологічний процес має значну чутливість до коливань температури зварювання, що обумовлено зміною в обсязі рідкої фази між магнієм та алюмінієм і, відповідно, фазового складу зони з’єднання. Таким чином, дифузійне зварювання магнію з алюмінієм залишається складною проблемою, яка потребує подальшого дослідження. Бібліогр. 27, табл. 1, рис. 2.
Ключові слова: дифузійне зварювання, магнієвий сплав, алюмінієвий сплав, проміжний прошарок, мікроструктура, міцність
Отримано 14.10.2025
Отримано у переглянутому вигляді 12.12.2025
Підписано до друку 14.05.2026
Оприлюднено 20.05.2026
Список літератури
1. Edgar, R.L. (2000) Global overview on demand and applications for magnesium alloys. In Ed. by K.U. Kainer. Magnesium Alloys and their Applications, 4th ed., 3–8. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. DOI: https://doi.org/10.1002/3527607552.ch12. Kainer, K.U., von Buch, F. (2003) The current state of technology and potential for further development of magnesium applications. Ed. by K.U. Kainer. Magnesium Alloys and Technology, 1–22. Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. DOI: https://doi.org/10.1002/3527602046.ch1
3. Czerwinski, F. (2014) Magnesium Alloys: Properties in Solid and Liquid States. AvE4EvA.
4. Chakradhar, R.P.S, Chandra Mouli, G., Barshilia, H., Srivastava, M. (2021) Improved corrosion protection of magnesium alloys AZ31B and AZ91 by cold‑sprayed aluminum coatings. J. of Thermal Spray Technology, 30, 371–384. DOI: https://doi.org/10.1007/s11666-020-01128-0
5. Liu, L., Ren, D., Liu, F. (2021) A review of dissimilar welding techniques for magnesium alloys to aluminum alloys. Materials, 7(5), 3735–3757. DOI: https://doi.org/10.3390/ma7053735
6. Cai, W., Daehn, G., Vivek, A., Li, J., Khan, H., Mishra, R.S., Komarasamy, M. (2019) A state-of-the-art review on solid-state metal joining. J. of Manufacturing Science and Engineering, 141, 031012. DOI: https://doi.org/10.1115/1.4041182
7. Mofid, M.A., Loryaei, E. (2020) Effect of bonding temperature on microstructure and intermetallic compound formation of diffusion bonded magnesium/aluminum joints. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 4, 413–421. DOI: https://doi.org/10.1002/mawe.201900080
8. Golden Renjith Nimal, R.J., Sivakumar, M., Arungalai Vendan, S., Esakkimuthu, G. (2018) Effect of mechanical and metallurgical analysis of magnesium and aluminium alloys using diffusion bonding. Ed. by K. Antony K., J. Davim. Advanced manufacturing and materials science. Lecture notes on multidisciplinary industrial engineering. Springer, Cham. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-76276-0_40
9. Jafarian, M., Rizi, M.S., Jafarian, M., Zare, H., Javadinejad, H.R. (2018) A comprehensive study of diffusion bonding of Mg AZ31 to Al 5754, Al 6061 and Al 7039 alloys. Transact. of the Indian Institute of Metals, 12, 3011–3020. DOI: https://doi.org/10.1007/s12666-018-1402-0
10. Joseph Fernandus, M., Senthilkumar, T., Balasubramanian, V. (2011) Developing Temperature–Time and Pressure–Time diagrams for diffusion bonding AZ80 magnesium and AA6061 aluminium alloys. Materials & Design, 3, 1651– 1656. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2010.10.011
11. Azizi, A., Alimardan, H. (2016) Effect of welding temperature and duration on properties of 7075 Al to AZ31B Mg diffusion bonded joint. Transact. of Nonferrous Metals Society of China, 26, 85–92. DOI: https://doi.org/10.1016/S1003-6326(16)64091-8
12. Manafi, S., Azizi, A. (2021) Experimental and numerical evaluation of diffusion welding of 7075 aluminum and AZ31 magnesium alloys. Advanced Ceramics Progress, 1, 25–34. DOI: https://doi.org/10.30501/acp.2021.257290.1051
13. Chen, Z.T., Lin, F., Li, J., Wang, F., Meng, Q.S. (2014) Diffusion bonding between AZ31 magnesium alloy and 7075 aluminum alloy. Applied Mechanics and Materials, 618, 150–153. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.618.150
14. Jafarian, M., Rizi, M.S., Jafarian, M., Honarmand, M., Javadinejad, H.R., Ghaheri, A., Bahramipour, M.T., Ebrahimian, M. (2016) Effect of thermal tempering on microstructure and mechanical properties of Mg-AZ31/Al-6061 diffusion bonding. Materials Science and Engineering: A, 666, 372–379. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.04.011
15. Ding, Y., Ju, D. (2019) Microstructure and properties of diffusion bonded Mg/Al joints. Key Engineering Materials, 804, 29–34. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.804.29
16. Ding, Y., Zhang, S., Wu, B., Hao, J., Chen, Y., Ju, D. (2021) Sequential process of diffusion bonding and annealing on dissimilar welding of Mg/Al alloys. Advances in Materials Science and Engineering, 6691422. DOI: https://doi.org/10.1155/2021/6691422
17. Afghahi, S.S.S., Jafarian, M., Paidar, M., Jafarian, M. (2016) Diffusion bonding of Al 7075 and Mg AZ31 alloys: Process parameters, microstructural analysis and mechanical properties. Transact. of Nonferrous Metals Society of China, 7, 1843–1851. DOI: https://doi.org/10.1016/S1003-6326(16)64295-4
18. Long, L., Peng, Y., Sun, B., Liu, W. (2020) Study on the interfacial bonding mechanism of Al/Mg gradient material. Materials Research Express, 7, 016542. DOI: https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab6536
19. Golden Renjith Nimal, R.J., Sivakumar, M., Gokul Raj, S., Arungalai Vendan, S., Esakkimuthu, G. (2018) Microstructural, mechanical and metallurgical analysis of Al interlayer coating on Mg-Al alloy using diffusion bonding. Materials Today: Proceedings, 5(2), 5886–5890. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.12.187
20. Javad Varmazyar, Mohammad Khodaei (2019) Diffusion bonding of aluminum-magnesium using cold rolled copper interlayer. J. of Alloys and Compounds, 773, 838–843. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.09.320
21. Nadermanesh, N., Azizi, A., Manafi, S. (2021) Mechanical and microstructure property evaluation of diffusion bonding of 5083, 6061 and 7075 aluminium to AZ31 magnesium using Cu interlayer. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Pt B: J. of Engineering Manufacture, 13, 2118–2131. DOI: https://doi.org/10.1177/09544054211014489
22. Wang, Y., Luo, Q., Shen, Q., Wang, C., Zhang, L. (2014) Effect of holding time on microstructure and mechanical properties of diffusion-bonded Mg1/Pure Ag Foil/1060Al joints. Key Engineering Materials, 616, 280–285. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.616.280
23. Shakeri, H., Mofid, M.A. (2021) Physical vapor deposition assisted diffusion bonding of Al alloy to Mg alloy using silver interlayer. Metals and Materials International, 27, 4132–4141. DOI: https://doi.org/10.1007/s12540-020-00731-8
24. Yin, F., Liu, C., Zhang, Y., Qin, Y., Liu, N. (2018) Effect of Ni interlayer on characteristics of diffusion bonded Mg/Al joints. Materials Science and Technology, 34, 1104–1111. DOI: https://doi.org/10.1080/02670836.2018.1424382
25. Tianbao Tan, Yangyang Guo, Gang Chen, Zijun Rong, Houhong Pan (2024) Influence of bonding temperature on microstructure and mechanical properties of AZ31/Zn/ Sn/5083 diffusion joint. Materials, 17, 6110. DOI: https://doi.org/10.3390/ma17246110
26. Liu, C., Zhu, Y., Ma, Y., Gao, Z., Ye, D., Li, Q. (2025) Study on the interfacial microstructure and fracture mechanism of Al/Mg composites with Zn interlayer by cyclic hot pressing. J. of Alloys and Compounds, 1010, 177650. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.177650
27. Golden Renjith Nimal, R.J., Chenthil, M., Sangamaeswaran, R., Hariharan, R., Esakkimuthu, G. (2021) An investigation on microstructural evolution and mechanical properties of Zn coating as interlayer on Mg-Al alloys using diffusion bonding. Materials Today: Proceedings, 46(9), 3512–3516. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.11.985
Ця стаття у відкритому доступі за Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.