AZ31鎂合金活性TIG焊接頭分析

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.

對活性化焊接(a-tig)方法在鎂合金焊接中的應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。

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%。

以al基釬料對變形鎂合金az31b進行了高頻感應釬焊,研究了變形鎂合金az31b釬焊接頭的釬縫物相和力學性能。采用掃描電鏡、x射線衍射儀、x射線能譜分析儀等分析了接頭的界面組織及釬縫生成相,測試了接頭的抗拉強度及界面生成相的顯微硬度。結(jié)果表明:釬縫中釬料與母材發(fā)生界面反應生成α-mg,-βmg17(al,zn)12相。釬焊搭接接頭平均剪切強度為27mpa,對接接頭平均抗拉強度為42mpa。對接接頭斷口的主要斷裂形式為沿晶脆性斷裂,斷裂主要產(chǎn)生在-βmg17(al,zn)12硬脆相處。

采用tig焊和活性tig焊(a-tig)方法對10mm厚的az31鎂合金進行焊接。使用光學顯微鏡、掃描電鏡等分析兩種焊接方法焊接的接頭外觀形貌、顯微組織等。試驗結(jié)果表明:兩種方法都能獲得成形美觀的焊縫,但采用活性劑可以獲得更好的熔透效果;這兩種方法獲得的接頭晶粒尺寸為焊縫區(qū)最大、母材區(qū)最小,并且打底焊與封面焊的組織形貌不完全相同;當采用tig焊時,析出相主要在晶界上,而采用a-tig焊時,在晶界與晶粒上都存在析出相;兩種方法得到的焊接接頭硬度都是焊縫區(qū)硬度最高,熱影響區(qū)最低;兩種方法得到的焊接接頭強度基本一致,斷裂部位在焊縫處。

規(guī)范參數(shù)對AZ31B鎂合金點焊接頭組織和性能的影響

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。

太原理工大學 碩士學位論文 az31b鎂合金焊接接頭疲勞性能改善方法研究 姓名：張?zhí)m 申請學位級別：碩士 專業(yè)：材料加工工程 指導教師：王文先 20100501 太原理工大學碩士研究生學位論文 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=

試驗研究了退火溫度對az31鎂合金擠壓棒組織和織構(gòu)的影響。結(jié)果表明:鑄態(tài)鎂合金擠壓后,初始強點織構(gòu)向(80°,90°,0°)面聚集,主要織構(gòu)組分強度提高。對熱擠壓后的az31鎂合金進行退火,可以細化晶粒,使組織均勻,300℃退火時平均晶粒尺寸5μm為最小;隨著退火溫度的升高,形變織構(gòu)(80°,90°,0°)逐漸減弱,再結(jié)晶織構(gòu)(0°,90°,0°)和(90°,55°,0°)逐漸增強,300℃退火之后二者均被弱化,400℃退火之后取向分布漫散度增大。

針對az31鎂合金板材室溫沖壓成形較差的特點,采用不同軋制溫度獲得鎂合金板材,使用半球形凸模脹形,繪制鎂合金室溫成形極限圖并分析軋制溫度對鎂合金板材組織和室溫成形能力的影響.發(fā)現(xiàn)az31鎂合金板材的成形性能不僅與晶粒尺寸有關,還與晶粒取向有關.基面織構(gòu)的減弱可明顯提高板材的脹形性能,在基面織構(gòu)強度相似的情況下,晶粒尺寸對板材的成形性能起決定性影響.

采用超真空磁控濺射鍍膜設備在az31鎂合金表面進行了鋁保護膜的鍍覆,利用輝光放電光譜分析和納米壓痕/劃痕試驗技術(shù),研究了鍍層的成分和顯微力學性能隨薄膜深度的分布。結(jié)果表明,鋁鍍層在鎂合金基體表面形成,鍍層和基體之間存在混融的過渡層,鋁鍍層的表面硬度、彈性模量等高于鎂合金基體的,并隨深度增加而遞減,膜層與基體結(jié)合良好并表現(xiàn)出一定塑性,鍍鋁膜有利于鎂合金表面防護層的形成。

分析了az31鎂合金鑄軋板在200~400℃、4×10-4s-1變形條件下的空洞形核和長大機制。采用原位拉伸試驗觀察空洞形核位置和長大過程。通過電子背散射衍射技術(shù)觀察了不同變形條件下az31鎂合金鑄軋板的晶界取向差。在低溫變形條件下,空洞尺寸較小,呈圓形;在高溫變形條件下,空洞在變形過程中被拉長,其尺寸較大。空洞首先在晶界或三叉晶界處形核之后長大。az31鎂合金鑄軋板中大角晶界相對分數(shù)大于80%。尺寸小于2μm的空洞呈球形,其長大機制為擴散控制長大機制。大尺寸空洞在變形過程中發(fā)生聚合,其長大機制受塑性和超塑性擴散機制控制。

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。

az31鎂合金鎢極交流氬弧焊焊縫氣孔的研究——采用金相顯微鏡和掃描電鏡對az31鎂合金薄板在鎢極交流氬弧焊時產(chǎn)生的氣孔進行了研究，分析了氣孔的形成原因，并提出了焊縫氣孔的防止措施。試驗結(jié)果表明：焊前徹底清除母材坡口、表面和焊絲表面的油污及氧化膜，采用...

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。

az31鎂合金薄板的交流鎢極氬弧焊——探討了氬弧焊工藝參數(shù)對鎂合金焊接接頭質(zhì)量的影響，采用金相顯微鏡，對az31鎂合金薄板tig焊接接頭進行了微觀組織觀察、用x一射線衍射儀等分析測試手段對相組成和力學性能進行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：焊接電流為40a和45a時，焊接...

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。

鎂合金的塑性成形性能差,因此如何實現(xiàn)鎂合金的塑性加工成形成為了一個新的技術(shù)難題。連續(xù)流變擠壓成形實現(xiàn)了鎂合金由高溫液態(tài)直接形成制品的過程,減少了工序,節(jié)約了能源。但是制品的上下表面易出現(xiàn)裂紋,出現(xiàn)裂紋的原因主要是金屬流動速度不同。為了減小和消除裂紋,可采用潤滑劑、控制擠壓速度、增大模具的定徑帶長度等措施。

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