【摘要】：鎂合金由于其諸多優(yōu)點在工業(yè)制造以及通訊設(shè)備制造等行業(yè)被廣泛應(yīng)用。實際應(yīng)用中,鎂合金的使用過程中需要用到復(fù)雜的構(gòu)件,因此需要連接技術(shù)得以實現(xiàn)。攪拌摩擦焊是一種新型固相連接技術(shù),在焊接過程中不存在材料的熔化,因此有效的避免了鎂合金熔化焊所引起的缺陷,從而得到高性能的焊接接頭。但由于攪拌摩擦焊也存在其自身的缺點,從而難以獲得與母材性能相匹配的焊接接頭。熱處理可以通過均勻化接頭組織、消除殘余應(yīng)力等來改善接頭的力學(xué)性能,為鎂合金在工業(yè)生產(chǎn)和工程實際中得到更好的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ),研究具有一定的實際意義。采用不同焊接參數(shù)對5.3 mm厚鎂合金板材進行攪拌摩擦焊焊接,從被焊接頭中得到最佳的焊接參數(shù),并對接頭進行150-450℃保溫1h的熱處理。采用光學(xué)顯微鏡、硬度測試儀對母材和接頭的微觀組織和顯微硬度進行分析;采用萬能試驗機對材料進行拉伸試驗,對母材、接頭以及熱處理后的母材和接頭進行分析;對拉伸斷口形貌和斷裂機理進行分析;對接頭進行殘余應(yīng)力測量,分析殘余應(yīng)力在接頭的分布;對未處理接頭和熱處理后的接頭進行疲勞試驗,分析熱處理對疲勞性能的影響。微觀組織觀察的結(jié)果表明,AZ31鎂合金攪拌摩擦焊接頭兩側(cè)晶粒粗大且不均勻,焊核區(qū)為細小的等軸晶。熱處理溫度較低時,焊核區(qū)組織變化不明顯,300℃處理1 h時的組織更加均勻,當溫度繼續(xù)升高晶粒開始長大,溫度為450℃時晶粒粗大嚴重。對接頭前進側(cè)熱影響區(qū)在不同熱處理條件下微觀組織觀察發(fā)現(xiàn),晶粒先細化后長大,熱處理條件為300℃處理1 h時晶粒尺寸達到最小值,說明該熱處理條件下發(fā)生了完全靜態(tài)再結(jié)晶過程。拉伸試驗結(jié)果表明,焊接參數(shù)為焊接速度為300 mm/min,攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度為1200 rpm時,接頭的拉伸性能最佳,抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為199.1 MPa、92.5 MPa和7.3%,分別達到母材的82.2%、65.9%和34.4%。熱處理對母材拉伸性能沒有明顯的影響,不能有效提高鎂合金的拉伸性能。熱處理可以有效提高接頭的拉伸性能,熱處理條件為300℃-1 h時的拉伸性能最佳,抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為238.4 MPa、139.9MPa和12.4%,分別達到母材的97.9%、99.7%和58.5%,并且在該熱處理條件下拉伸斷口存在大量的韌窩為塑性斷裂。對接頭殘余應(yīng)力和疲勞性能進行分析得到,縱向殘余應(yīng)力和橫向殘余應(yīng)力的最大峰值位于前進側(cè)熱影響區(qū)和熱機影響區(qū),且均為拉應(yīng)力,縱向殘余應(yīng)力最大值為97.6 MPa,為母材屈服強度的69.6%,最大橫向殘余應(yīng)力為39.2 MPa,為母材屈服強度的27.9%。接頭殘余應(yīng)力最小值位于后退側(cè)熱影響區(qū)和熱機影響區(qū),為壓應(yīng)力,大小分別為19.1 MPa和23.7 MPa。熱處理后接頭平均縱向殘余應(yīng)力為5.9 MPa,平均橫向殘余應(yīng)力為2.3 MPa。接頭在未處理情況下,疲勞強度為58.77 MPa,為母材疲勞強度的69.12%,熱處理后接頭的疲勞強度為78.94 MPa,為母材疲勞強度的92.8%,相比較于未處理接頭提高了34.3%。本文研究表明,熱處理可以有效提高接頭拉伸性能,300℃處理1 h為最佳的熱處理工藝,接頭微觀組織和顯微硬度得到均化。在此熱處理條件下接頭的殘余應(yīng)力得到有效消除,使得接頭疲勞性能得到提高,從而接頭的力學(xué)性能得到綜合改善。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG453.9;TG166.4

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本文編號：2425081