基釬料釬焊鎂合金AZ31B接頭的釬縫物相及力學性能

AZ31B鎂合金TIG焊焊接接頭的疲勞性能

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 世紀綠色金屬結構材料”。發(fā)展復雜的大型鎂合金結構，焊接技術是最為重 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%的焊接結構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=

規(guī)范參數(shù)對AZ31B鎂合金點焊接頭組織和性能的影響

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

采用與母材同質的焊絲對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%。

AZ31B鎂合金點焊接頭的斷口特征和耐蝕性分析

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。

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。

以mgh956合金釬焊接頭高溫抗拉強度為考察對象進行了正交試驗設計。結果表明,考察的3個因素對接頭性能影響的主次順序為:釬料成分﹥保溫方式﹥焊縫間隙;對應較優(yōu)工藝參數(shù)為:釬料為kco3,保溫方式為:1240℃/10min加1000℃/30min;焊縫間隙為0.02mm。在所進行試驗中,1000℃拉伸試驗結果最好的焊縫強度接近了母材水平。

AZ31鎂合金TIG焊橫向十字接頭疲勞性能研究

新設計了ti-zr-cu-ni-co系鈦基釬料,相對于bпp16釬料,其zr含量有所提高,而cu,ni,co三種合金元素的總含量低于bпp16釬料中cu,ni的總量。在960℃/10min的真空加熱條件下,進行了兩種釬料對tc4合金的熔化實驗和連接實驗。通過sem和xeds分析了接頭組織和微區(qū)成分。釬焊接頭力學性能試驗結果表明,使用新釬料對應接頭沖擊韌性值為31.55j/cm3,比bпp16釬料提高了56%,同時接頭的剪切強度提高約20%。

az31b鎂合金tig焊接接頭疲勞評定局部法研究 【摘要】基于輕質高強及礦產(chǎn)資源豐富的優(yōu)勢,鎂合金已逐漸成為 “陸海空天”交通運載裝備中的重要結構材料。這些運載裝備都是焊 接結構,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。而目前國內有關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 鎂合金結構的廣泛應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,并將評定結果與疲勞試驗結果進 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

在鎂合金az31b表面通過預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。

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.結果表明:焊接電流對az31鎂合金接頭的熔池形狀及焊接質量有顯著的影響.

采用鎂合金箔材和板材制備鎂合金蜂窩板,研究了其壓縮和彎曲力學性能,分析了鎂合金蜂窩板的損壞過程和機制。壓縮過程經(jīng)歷了蜂窩芯與面板之間樹脂膠的局部失穩(wěn)階段、蜂窩芯彈塑性屈曲變形階段、塑性屈曲失穩(wěn)階段、破壞擴展階段四個階段。彎曲變形過程經(jīng)歷了蜂窩芯局部屈曲、面板壓入彎曲、蜂窩芯與面板較大面積脫膠這三個階段。其變形模式與破壞形式和鋁合金蜂窩板相似。

非晶鎳基釬料釬焊接頭性能及微觀組織的研究

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)表面殘余壓應力值達到-126.29mpa,晶粒內部出現(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,殘余壓應力使裂紋尖端的實際應力強度因子降低,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。

通過az31b鎂合金板材高溫拉伸實驗,分別討論了成形溫度、應變速率以及各向異性對鎂合金流變的影響。實驗結果表明,溫度越高、應變速率越低,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模型,即fields-backofen模型和指數(shù)模型。分別將兩種模型預測結果與實驗數(shù)據(jù)對比表明,采用指數(shù)模型能更好的預測鎂合金溫成形流變應力。

以不同厚度的銅箔、鎳箔作為緩解接頭殘余應力的中間層材料,在釬焊溫度820℃,保溫時間20min的工藝參數(shù)條件下對ti(c,n)基金屬陶瓷與45鋼進行了釬焊試驗。結果表明,無論是采用銅箔還是鎳箔,當其厚度從100μm增加到300μm時,接頭三點彎曲強度上升趨勢平緩;由于銅箔在釬焊過程中大量溶解,削弱了釬料與ti(c,n)基金屬陶瓷的化學相容性,降低了界面結合力,從而嚴重制約了接頭強度的提高;使用鎳箔的突出特點表現(xiàn)在具有較高的界面強度,與施加銅箔的釬焊接頭相比強度顯著提高,但其緩解接頭殘余應力的效果不如銅箔,在靠近釬縫的ti(c,n)基金屬陶瓷一側易引發(fā)殘余應力集中現(xiàn)象。

采用bпp27釬料實現(xiàn)了k465鎳基高溫合金的真空電子束釬焊。分析了不同工藝參數(shù)對接頭抗剪強度的影響,借助掃描電鏡(sem)、能譜分析(eds)和相圖分析等方法研究了界面結構,確定了界面反應產(chǎn)物及其形態(tài)分布。結果表明,在界面反應層中生成五種產(chǎn)物:大量的鎳基γ固溶體和(γ′+γ)共晶相,大量的富含鎢的ni3b和crb相,以及少量的nbc相;化合物相以細小的塊狀彌散分布在鎳基固溶體中。隨著束流和加熱時間的增加,接頭抗剪強度呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢。當束流為2.6ma,加熱時間為560s,聚焦電流為1800ma時,獲得最大抗剪強度為436mpa的釬焊接頭。

采用4種成分的銀基釬料制備了鈦合金/不銹鋼釬焊接頭,用力學性能試驗、金相試驗、掃描電鏡分析及電子探針分析方法,測量了釬縫強度,分析了斷口形貌和釬縫界面組織。研究表明:不銹鋼/ag95cunili/鈦合金釬縫強度可達220mpa,在不銹鋼/ag95cunili擴散區(qū)形成了脆性相;不銹鋼/ag88al10mnsi/鈦合金釬縫強度為242mpa,不銹鋼/ag88al10mnsi一側的釬縫區(qū)易形成裂紋;不銹鋼/ag85al8sn/鈦合金釬縫強度只有123mpa;不銹鋼/ag85al8snni/鈦合金釬縫強度可達280mpa,釬料與母材冶金結合較好。