Microstructural characterization and kinetics of diffusion bonded AZ31/Al by hot press cladding

In the present investigation, magnesium alloy AZ31 sheet was covered by a commercial pure aluminium sheet by cladding using hot pressing. The influence of the applied pressure, temperature and holding time on the bond characteristics was studied. Microstructure examination of bonded specimens was experimentally investigated by optical microscope, SEM and EDX. The experimental investigation has revealed a good bond quality due to the effective mutual diffusion of Mg and Al. The phase analysis resulted in the formation of two equilibrium phases namely; Mg17Al12 and Mg2Al3. The initiation and growth mechanisms of the diffusion layers were determined by empirical equations and compared with the experimental results. It was observed that the growth kinetics obeyed a parabolic equation of the second order. Moreover, Arrhenius equation for the bonded couple AZ31/Al is derived to show the rate of diffusion layer growth. In der vorliegenden Untersuchung wurde Magnesiumlegierungsblech AZ31 mit einem kommerziellen reinen Aluminiumblech durch Heißpressen diffusionsbeschichtet. Der Einfluss des angelegten Drucks, Temperatur und Haltezeit auf die Bindungseigenschaften wurde untersucht. Die Mikrostruktur geklebter Proben wurde experimentell mit einem optischen Mikroskop, Rasterelektronenmikroskop (REM) und durch energiedispersive Röntgenspektrometrie (EDX) untersucht. Die experimentelle Untersuchung hat eine gute Bindungsqualität aufgrund der effektiven gegenseitigen Diffusion von Mg und Al offenbart. Die Phasenanalyse führt zur Bildung von zwei Phasen, nämlich Gleichgewicht Mg17Al12 und Mg2Al3. Die Einleitungs‐ und Wachstumsmechanismen der Diffusionsschichten wurden durch empirische Gleichungen bestimmt und mit den experimentellen Ergebnissen verglichen. Es wurde beobachtet, dass die Wachstumskinetik einer parabolischen Gleichung zweiter Ordnung gehorcht. Darüber hinaus wird die Arrhenius‐Gleichung für die verbundenen Werkstoffe AZ31/Al abgeleitet, um die Rate des Diffusionsschichtwachstums zu zeigen.