AZ31B鎂合金點焊接頭的斷口特征和耐蝕性分析

采用與母材同質(zhì)的焊絲對az31b鎂合金板材進行手工鎢極氬弧焊,利用專門設(shè)計的模具對鎂合金熔焊接頭進行423k彎曲變形試驗,通過光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡及拉伸試驗機等手段,研究了彎曲前、后的az31b鎂合金熔焊接頭的微觀組織及力學(xué)性能。結(jié)果表明:az31b鎂合金熔焊接頭經(jīng)423k彎曲變形后,焊縫區(qū)和熱影響區(qū)都出現(xiàn)了一定的孿晶,接頭熱影響區(qū)鑄態(tài)枝晶組織轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿〉膶\晶組織,孿生成為接頭主要的變形機制;焊縫近表面處孿晶密度比中部密度大,焊縫及熱影響區(qū)晶粒明顯得到細化;接頭抗拉強度由原先的178mpa增加至216mpa,伸長率由7%提高到9%。

針對az31鎂合金材料,研究了在a-tig焊中單一成分的活性劑對焊縫成形的影響。試驗結(jié)果表明,與無活性劑的焊縫相比,活性劑tio2、sio2、cr2o3、cdcl2和cacl2能夠有效地增加鎂合金焊縫的熔深和深寬比。鎂合金涂敷活性劑cdcl2后焊縫接頭的微觀組織與未涂敷時焊縫接頭的微觀組織沒有明顯區(qū)別,只是前者熱影響區(qū)稍寬。未涂敷活性劑和涂敷cdcl2的試樣硬度值分布相差不大。在az31鎂合金的焊接中,活性劑cdcl2的作用效果最好。

AZ31B鎂合金TIG焊焊接接頭的疲勞性能

太原理工大學(xué) 碩士學(xué)位論文 az31b鎂合金焊接接頭疲勞性能改善方法研究 姓名：張?zhí)m 申請學(xué)位級別：碩士 專業(yè)：材料加工工程 指導(dǎo)教師：王文先 20100501 太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 i az31b鎂合金焊接接頭疲勞性能改善方法研究 摘要 鎂合金具有輕質(zhì)高強，資源豐富，易于回收等一系列優(yōu)點，被譽為“21 世紀綠色金屬結(jié)構(gòu)材料”。發(fā)展復(fù)雜的大型鎂合金結(jié)構(gòu)，焊接技術(shù)是最為重 要、快捷的加工方法之一，也是突破鎂合金廣泛應(yīng)用瓶頸的重要手段。然 而，統(tǒng)計資料表明，70%~90%的焊接結(jié)構(gòu)失效是由于焊接接頭的疲勞斷裂 造成。因此，研究鎂合金焊接接頭的疲勞性能及改善方法具有重要的理論 意義和實際價值。 本文對az31b鎂合金對接和十字兩種接頭型式的焊接試件的疲勞性能 進行了研究。az31b鎂合金對接接頭的試驗中值s-n曲線為 lgn=

為了連接變形鎂合金az31b,以al基釬料對變形鎂合金az31b進行高頻感應(yīng)釬焊。采用掃描電鏡、x射線衍射儀、x射線能譜等分析釬焊接頭的顯微組織及釬縫物相,測試釬焊接頭的力學(xué)性能及顯微硬度。結(jié)果表明:在釬焊過程中熔融的al基釬料與固態(tài)的az31b母材發(fā)生強烈的合金化作用,原始釬料中均一的mg32(al,zn)49相在釬焊后完全消失,同時在釬縫中生成α-mg、β-mg17(al,zn)12相。釬焊搭接接頭的平均抗剪強度達到44mpa,對接接頭的平均抗拉強度達到71mpa。接頭的斷裂形式為沿晶脆性斷裂,斷裂產(chǎn)生在β-mg17(al,zn)12硬脆相處。

在鎂合金az31b表面通過預(yù)鍍鋅處理后采用無機熔鹽電沉積鋁錳合金.使用sem、edx和xrd分析鍍層的表面形貌、成分和組織,采用動電位極化曲線及表面顯微硬度測量考察了鍍層對鎂合金耐蝕耐磨性的影響。結(jié)果表明,熔鹽成分、電流密度和熔體溫度等典型工藝參數(shù)對鋁錳合金鍍層的形貌、成分和組織都具有重要的影響,進而影響了鍍層的耐蝕性。鎂合金電鍍鋁錳合金后,腐蝕電位有很大的提高,而腐蝕電流密度大幅度的下降;同時鋁錳合金鍍層表現(xiàn)出很高的硬度,顯著的提高了鎂合金的耐蝕耐磨性。

對az31b鎂合金中心缺口試樣進行激光噴丸強化(lsp)處理,并進行拉-拉疲勞試驗。通過研究激光噴丸前后表面完整性的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)噴丸后az31b試樣以滑移和孿生兩種方式產(chǎn)生塑性變形,表面及深度方向顯微硬度較基體提高50%左右,噴丸區(qū)表面殘余壓應(yīng)力值達到-126.29mpa,晶粒內(nèi)部出現(xiàn)大量滑移線和孿晶,晶粒明顯細化。通過測量加載點軸向載荷和軸向位移分析了激光噴丸前后的疲勞性能,并比較激光噴丸前后疲勞斷口形貌特征,發(fā)現(xiàn)噴丸后試樣表面沒有產(chǎn)生明顯的疲勞裂紋源,殘余壓應(yīng)力使裂紋尖端的實際應(yīng)力強度因子降低,提高了疲勞裂紋萌生和擴展抗力,疲勞裂紋擴展路徑較未處理試樣更為曲折,最終斷裂區(qū)韌窩尺寸比未噴丸件更大更深,表明激光噴丸后試樣的塑性有所提升。

采用交流tig焊對2.0mm厚的變形鎂合金az31b薄板進行焊接試驗,利用掃描電鏡、能譜分析、剪切試驗對焊接接頭的顯微組織、元素分布、斷口形貌、接頭強度等進行分析。結(jié)果表明,焊縫區(qū)鎂元素存在一定的氧化燒損,焊縫剪切強度為21mpa,剪切強度值較低,焊縫接頭斷口有明顯的河流花樣,呈現(xiàn)脆性準解理斷裂形式。

采用變極性等離子方法焊接az31b鎂合金,研究了焊接接頭的微觀組織、元素分布、斷口形貌、接頭強度和硬度等。結(jié)果表明,az31b鎂合金變極性等離子加絲焊接接頭沒有明顯的熱影響區(qū),焊縫成"v"字形;接頭成形良好,焊縫為細小的等軸晶,沒有發(fā)現(xiàn)大面積區(qū)域偏析,無脆性相mg17al12,但有al、mn相;焊接過程鎂元素含量變化導(dǎo)致焊縫中鋁含量的升高,而mn、zn元素含量基本不變;拉伸試驗斷裂在熔合區(qū),斷口表現(xiàn)為混合斷裂,沒有氣孔和裂紋;焊縫硬度大于母材但小于熔合區(qū)硬度,沿熔深方向硬度沒有明顯變化。

采用德國進口3gnp400st交流縫焊機對鎂合金az31b進行焊接試驗,分析了不同焊接電流下熔核區(qū)和熱影響區(qū)微觀組織變化情況,得出鎂合金縫焊焊接接頭組織變化的一般規(guī)律及性能變化情況;觀察和分析了母材和焊接接頭的斷口形貌。

為了研究az31鎂合金的焊接性,對az31鎂合金板進行交流鎢極氬弧(tig)焊.試驗采用x-射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、光學(xué)金相顯微鏡對試樣的焊縫顯微組織進行分析,并對不同焊接電流下的試樣進行抗拉強度和硬度測試.研究發(fā)現(xiàn):隨焊接電流的增加,焊縫成形變差,晶粒逐漸粗化,同時易產(chǎn)生氣孔和裂紋等缺陷,使接頭性能降低;焊縫區(qū)由基體α-mg和附集于晶界的β-al12mg17兩相組成.結(jié)果表明:焊接電流對az31鎂合金接頭的熔池形狀及焊接質(zhì)量有顯著的影響.

az31b鎂合金tig焊接接頭疲勞評定局部法研究 【摘要】基于輕質(zhì)高強及礦產(chǎn)資源豐富的優(yōu)勢,鎂合金已逐漸成為 “陸?？仗臁苯煌ㄟ\載裝備中的重要結(jié)構(gòu)材料。這些運載裝備都是焊 接結(jié)構(gòu),大部分都承受疲勞載荷的作用,潛在的危害大多是由于焊接 接頭疲勞失效引起的。而目前國內(nèi)有關(guān)鎂合金疲勞評定方法的研究還 處于空白階段,因此,研究鎂合金焊接接頭疲勞性能及其評定方法對 鎂合金結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用與安全性具有重要的理論意義和實用價值。本 文主要采用有限元模擬手段研究az31b鎂合金tig焊接接頭疲勞評定 局部法中的臨界距離法和臨界面法,并將評定結(jié)果與疲勞試驗結(jié)果進 行對比分析。通過疲勞試驗分析對接接頭、橫向十字接頭和縱向十字 接頭三種接頭型式的疲勞性能,觀察不同接頭型式的疲勞斷裂位置, 并通過掃描電鏡分析其斷裂類型；采用臨界距離(cdm)法對對接接頭、 橫向十字接頭和縱向

采用交流和直流兩種方法對az31b鎂合金進行了電阻點焊,分析了接頭的組織形態(tài)。結(jié)果顯示,焊點熔核中心為細小的等軸晶,結(jié)晶后的組織為非平衡凝固產(chǎn)生的遠離平衡態(tài)的組織,在先共晶α-mg相上析出β-mg17al12離異共晶體;直流點焊中加大電極壓力使得焊點熱影響區(qū)組織形態(tài)由等軸晶轉(zhuǎn)換為樹枝晶;交流點焊規(guī)范的改變不引起焊點組織形態(tài)的變化,只是影響析出相的數(shù)量

鎂合金az31b釬焊用焊劑及釬焊料——鎂合金az31b釬焊用焊劑及釬焊料

對活性化焊接(a-tig)方法在鎂合金焊接中的應(yīng)用進行了初步的探討。選取tio2作為活性劑,研究了單一活性劑tio2對鎂合金焊接后微觀組織的影響。試驗結(jié)果表明,涂敷單一活性劑tio2可以使焊縫熔深比常規(guī)的tig焊增加2倍。與未涂敷活性劑的焊縫相比,涂敷tio2活性劑可以增大焊接的熔深,減小熔寬。

以zn基釬料對變形鎂合金az31b進行了高頻感應(yīng)釬焊,研究了釬焊接頭的釬縫物相及力學(xué)性能。采用掃描電鏡、x射線衍射儀、x射線能譜分析儀等分析了釬焊接頭的界面組織及釬縫物相,測試了釬焊接頭的強度及釬縫組織的顯微硬度。結(jié)果表明:釬料與母材發(fā)生界面反應(yīng),在釬縫中生成α-mg,γ-mgzn相。釬焊搭接接頭平均抗剪強度為55mpa,對接接頭平均抗拉強度為77mpa。接頭的主要斷裂形式為沿晶脆性斷裂,斷裂主要產(chǎn)生在α-mg+γ-mgzn共析體組織處和α-mg基體與α-mg+γ-mgzn共析體組織的界面處。

采用光纖激光焊接az91d鎂合金,借助金相顯微鏡、x射線衍射儀、掃描電鏡、透射電鏡分別對焊接接頭的微觀組織結(jié)構(gòu)、相組成、斷口形貌進行分析。結(jié)果表明:光纖激光焊接az91d鎂合金,能夠得到無明顯缺陷的焊接接頭,焊縫組織為細小的柱狀晶組織,接頭熱影響區(qū)小。焊縫組織由過飽和α-mg固溶體和al2mg相組成,焊縫金屬冷卻速度較快,沒有β-mg17al12脆性相析出。α-mg晶內(nèi)和晶界上有少量al2mg析出物,且存在大量位錯線和位錯胞。斷口特征為韌脆混合斷裂形式,有微小裂紋存在。

采用金相顯微鏡、掃描電鏡、硬度計等測量方法,觀察分析了鋁鋰合金釬焊前后母材和釬焊接頭的顯微組織變化,通過分析測試釬焊接頭的顯微硬度和斷口微區(qū)的化學(xué)成分,研究分析了釬焊接頭強度的變化規(guī)律。結(jié)果表明,焊后母材中的強化相由質(zhì)點轉(zhuǎn)變?yōu)榘鍡l狀;氮氣保護條件下,釬焊接頭未見氣孔、夾雜、裂紋等缺陷,釬焊接頭存在一定的擴散區(qū),從而有效地提高了釬焊接頭的強度;無氮氣保護的條件下,釬焊接頭有大量的缺陷存在,這些缺陷的存在嚴重影響了釬焊接頭的強度。

采用非線性結(jié)構(gòu)分析,并建立熱-結(jié)構(gòu)耦合的有限元單元模型,對6mm厚az31b鎂合金無填絲的電子束堆焊溫度場的分布及焊縫形貌進行了數(shù)值模擬。焊接熱源采用高斯旋轉(zhuǎn)曲面體熱源,可以較真實的呈現(xiàn)出電子束焊溫度場變化情況;通過對比模擬焊縫形貌與試驗所得焊縫形貌表明,該模擬較好地體現(xiàn)出電子束深熔焊所具有的釘子型焊縫的特點;熱電耦所測溫度和模擬溫度場結(jié)果基本一致。

AZ31鎂合金TIG焊橫向十字接頭疲勞性能研究

通過az31b鎂合金板材高溫拉伸實驗,分別討論了成形溫度、應(yīng)變速率以及各向異性對鎂合金流變的影響。實驗結(jié)果表明,溫度越高、應(yīng)變速率越低,鎂合金的塑性越好;取樣方向與軋制方向成45°時,由于在此方位孿生取向因子最大,因而該方向的塑性很高,與0°方向塑性基本相同。對變形后的鎂合金進行金相組織觀察發(fā)現(xiàn),250℃時鎂合金顯微組織幾乎都是由細小的等軸晶粒組成,優(yōu)于其他溫度下的顯微組織;結(jié)合溫度對鎂合金流變的影響,確定鎂合金的最佳溫成形溫度為250℃。依據(jù)實驗數(shù)據(jù)建立了兩種硬化本構(gòu)模型,即fields-backofen模型和指數(shù)模型。分別將兩種模型預(yù)測結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)對比表明,采用指數(shù)模型能更好的預(yù)測鎂合金溫成形流變應(yīng)力。

為研究nz30k稀土鎂合金和az31鎂合金的異種材料激光焊接,對采用co2激光焊成的az31與nz30k異種對接焊接頭組織和性能進行了分析。在激光功率為4～5kw,焊接速度為4m/min時獲得了成形良好的異種鎂合金焊接接頭。對獲得的焊接接頭進行了接頭組織分析、焊縫區(qū)合金元素分布及析出相的分析及接頭硬度和拉伸性能的測量。金相觀察發(fā)現(xiàn),異種鎂合金激光焊縫是兩種母材的熔合,在宏觀上兩種母材成分未完全混合在一起,且相應(yīng)成分的組織區(qū)域呈波浪狀夾雜態(tài)。x射線衍射(xrd)檢測顯示焊縫中存在α-mg、mg17al12及mg12nd等相組織。掃描電鏡(sem)觀察進一步顯示了焊縫區(qū)存在著不同化學(xué)成分區(qū)域,焊縫晶粒顯著細化。接頭元素分布情況表明焊縫合金元素的分布由一側(cè)熔合線至另一側(cè)熔合線存在明顯的濃度梯度。焊縫硬度不低于母材硬度;接頭抗拉強度為169mpa,低于兩種母材的抗拉強度。