本文選題：NZ30K + 激光焊接　； 參考：《江蘇科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：目前鎂合金在航空航天、機械制造以及電子產(chǎn)品等行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用,但其強度低、耐腐蝕性差嚴(yán)重制約了鎂合金的發(fā)展。為了提高鎂合金的性能、推廣鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域,近年來含稀土元素的新型鎂合金及其連接技術(shù)得到了廣泛的關(guān)注。采用傳統(tǒng)熔焊方法焊接鎂合金會造成焊接變形大、熱影響區(qū)性能變化大等缺點。激光焊作為高能束焊接方法之一是解決上述問題的途徑之一。本文針對4mm的NZ30K稀土鎂合金,采用激光自熔焊的方法進行焊接,研究了不同焊接工藝參數(shù)對焊縫成形、接頭組織和性能的影響規(guī)律,通過OM、SEM、EDS、XRD等測試方法觀察和分析了接頭不同部位的組織演變行為和特征,確定了焊縫中析出相的種類;通過接頭的拉伸試驗測試分析了接頭的力學(xué)性能,從而闡明了焊接工藝參數(shù)和接頭組織特征、接頭性能的關(guān)系;對比分析了AZ31鎂合金和NZ30K稀土鎂合金在高溫條件下(200°C)的拉伸性能,同時研究了常溫下不同接頭腐蝕性能的差異。對NZ30K鎂合金試驗所得接頭進行了力學(xué)性能測試,并對接頭的高溫(200°C)力學(xué)性能進行測試。通過利用金相顯微鏡、SEM、EDS、XRD等手段進行分析,觀察焊縫顯微組織以及合金元素分布;研究結(jié)果表明:當(dāng)采用激光功率3kW、焊接速度3m/min、離焦量-5mm時焊縫接頭抗拉強度達到228MPa,是母材抗拉強度的90%左右。接頭高溫抗拉強度達到162MPa,是接頭常溫抗拉強度70%左右。激光焊接后接頭力學(xué)性能良好。焊縫組織主要由大量的等軸晶組成,Nd元素主要集聚在晶界處,晶界處主要成分為Mg12Nd,激光焊接后焊接接頭沒有明顯的軟化現(xiàn)象。對AZ31激光焊接頭進行試驗研究,觀察其顯微組織,對其力學(xué)性能以及腐蝕性能進行測試。研究結(jié)果表明:AZ31接頭焊縫組織主要為樹枝晶,接頭常溫抗拉強度可達224MPa,高溫抗拉強度僅為105MPa,高溫下接頭性能下降明顯。焊縫區(qū)域會出現(xiàn)軟化現(xiàn)象。分別對NZ30K和AZ31兩種接頭進行浸泡腐蝕試驗以及電化學(xué)腐蝕試驗,所得結(jié)果顯示NZ30K的耐腐蝕性能比AZ31好。稀土鎂合金焊接接頭中含有稀土元素Nd,可以提高焊縫組織中α-Mg相的耐腐蝕能力。同時在稀土鎂合金接頭焊縫區(qū)域組織主要為大量細小的等軸晶,在晶界上連續(xù)分布著Mg12Nd相,可以起到阻礙腐蝕的作用,從而降低整個焊縫接頭的腐蝕速度,提高焊縫耐腐蝕性能。
[Abstract]:Magnesium alloys are widely used in aerospace, mechanical manufacturing and electronic products, but their low strength and poor corrosion resistance seriously restrict the development of magnesium alloys.In order to improve the properties of magnesium alloys and promote the application of magnesium alloys, new magnesium alloys containing rare earth elements and their bonding technology have been widely concerned in recent years.Welding magnesium alloy by traditional welding method will result in large deformation and great change of heat affected zone properties.As one of the high energy beam welding methods, laser welding is one of the ways to solve the above problems.In this paper, laser self-fusion welding was used to weld NZ30K rare earth magnesium alloy of 4mm. The influence of different welding parameters on weld formation, joint structure and properties was studied.The evolution behavior and characteristics of microstructure in different parts of the joint were observed and analyzed by means of OMSAM EDSX XRD, and the types of precipitated phases in the weld were determined, and the mechanical properties of the joints were analyzed by tensile tests.The relationship between the welding process parameters and the microstructure and properties of the joints was clarified, and the tensile properties of AZ31 magnesium alloys and NZ30K rare earth magnesium alloys at high temperature were compared and analyzed. At the same time, the difference of corrosion resistance of different joints at room temperature was studied.The mechanical properties of the joints obtained from the NZ30K magnesium alloy test were tested, and the mechanical properties of the joints at high temperature (200 擄C) were tested.The microstructure of weld and the distribution of alloying elements were observed by means of SEM EDS- XRD.The results show that when the laser power is 3 kW, the welding speed is 3 m / min and the defocus is -5 mm, the tensile strength of the weld joint reaches 228 MPA, which is about 90% of the tensile strength of the base metal.The high temperature tensile strength of the joint reaches 162 MPA, which is about 70% of the normal temperature tensile strength of the joint.After laser welding, the mechanical properties of the joints are good.The microstructure of the weld is mainly composed of a large number of equiaxed crystals. The ND element is mainly concentrated at the grain boundary, and the main composition at the grain boundary is mg _ (12) N _ (d). There is no obvious softening phenomenon in the welded joint after laser welding.The microstructure, mechanical properties and corrosion properties of AZ31 laser welded joints were investigated.The results show that the microstructure of the weld is mainly dendritic, the tensile strength of the joint can reach 224MPa at room temperature and the tensile strength at high temperature is only 105MPa, and the performance of the joint decreases obviously at high temperature.The weld zone will soften.Immersion corrosion tests and electrochemical corrosion tests were carried out on NZ30K and AZ31 joints respectively. The results showed that the corrosion resistance of NZ30K was better than that of AZ31.The rare earth element Ndin the welded joints of rare earth magnesium alloys can improve the corrosion resistance of 偽 -Mg phase in weld microstructure.At the same time, the microstructure of rare-earth magnesium alloy joints is mainly composed of a large number of fine equiaxed crystals, and the Mg12Nd phase is distributed continuously on the grain boundaries, which can hinder the corrosion and reduce the corrosion rate of the whole weld joints.Improve the corrosion resistance of weld.
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG456.7

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