【摘要】：鎂合金是目前工程應(yīng)用中較輕的金屬材料,能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)結(jié)構(gòu)件節(jié)能降耗的要求,廣泛應(yīng)用于航空航天、車輛制造、軌道交通、3C等領(lǐng)域。攪拌摩擦焊作為重要的固相連接技術(shù),將其應(yīng)用于鎂合金焊接,可以避免裂紋、氣孔、變形等缺陷,獲得成形良好的焊接接頭。本課題以Mg-6Zn-Gd(ZG61)高性能稀土鎂合金為研究對(duì)象,采用不同的工藝參數(shù)對(duì)ZG61及ZG61/AZ91D鎂合金進(jìn)行攪拌摩擦焊(FSW),分析接頭成形、顯微組織、耐蝕性能以及力學(xué)性能,討論工藝參數(shù)(焊接速度、旋轉(zhuǎn)速度)對(duì)接頭組織、性能的影響規(guī)律,取得如下研究結(jié)果。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度為1000r/min和1200r/min,焊接速度分別為80mm/min和120mm/min時(shí),能夠獲得表面成形良好,內(nèi)部無(wú)缺陷的ZG61鎂合金FSW接頭。當(dāng)焊接速度為40mm/min時(shí),接頭內(nèi)部出現(xiàn)"隧道形"缺陷。冠狀區(qū)上部臨近軸肩有一層非常薄(約0.1～0.13mm)的細(xì)密組織,焊核區(qū)晶粒均勻細(xì)小,前進(jìn)側(cè)熱機(jī)影響區(qū)與焊核區(qū)有明顯的分界,呈"突變特征"。ZG61接頭中均未觀測(cè)到"洋蔥環(huán)",當(dāng)工藝參數(shù)為1000r/min-120mm/min時(shí),焊核區(qū)出現(xiàn)大晶粒帶與小晶粒帶平行交替分布的結(jié)構(gòu)。對(duì)ZG61鎂合金FSW接頭進(jìn)行腐蝕試驗(yàn),腐蝕初期以點(diǎn)蝕為主,當(dāng)工藝參數(shù)為1000r/min-80mm/min時(shí),接頭腐蝕電流密度最低,耐蝕性最佳。對(duì)接頭進(jìn)行顯微硬度測(cè)試,當(dāng)接頭內(nèi)部不存在缺陷時(shí),橫向顯微硬度分布呈"W"型,受細(xì)晶強(qiáng)化、加工硬化和彌散強(qiáng)化三種機(jī)制的共同作用,硬度在焊核區(qū)與前進(jìn)側(cè)熱機(jī)影響區(qū)交界位置達(dá)到最大值83HV。對(duì)接頭進(jìn)行拉伸試驗(yàn),接頭內(nèi)部存在缺陷時(shí),試樣在焊縫中心處發(fā)生脆性斷裂;當(dāng)接頭不存在缺陷時(shí),試樣在焊核區(qū)與前進(jìn)側(cè)熱機(jī)影響區(qū)交界位置發(fā)生脆性與韌性混合的斷裂。旋轉(zhuǎn)速度恒定時(shí),接頭抗拉強(qiáng)度隨焊接速度的增大呈先增大后減小的趨勢(shì),當(dāng)工藝參數(shù)為1000r/min-80mm/min時(shí),接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值260MPa,為母材強(qiáng)度的88%。ZG61/AZ91D接頭焊核區(qū)兩種金屬分別進(jìn)行動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,形成細(xì)小均勻等軸晶,當(dāng)焊接速度為120mm/min時(shí),焊核區(qū)出現(xiàn)"洋蔥環(huán)"結(jié)構(gòu)。攪拌摩擦焊過(guò)程中伴隨有金屬的塑性流動(dòng):一是受軸肩壓力影響的冠狀區(qū),其中心區(qū)域金屬向下流動(dòng),下部金屬受擠壓沿兩側(cè)分別向上運(yùn)動(dòng);二是回撤側(cè)金屬在攪拌針帶動(dòng)下,沿順時(shí)針流向前進(jìn)側(cè),終止于冠狀區(qū);三是前進(jìn)側(cè)金屬在攪拌針的帶動(dòng)及"抽吸-擠壓"作用影響下,沿逆時(shí)針流向回撤側(cè),流動(dòng)至接頭厚度1/2高度處終止。對(duì)ZG61母材、AZ91D母材、ZG61/AZ91D接頭進(jìn)行腐蝕試驗(yàn),ZG61腐蝕分為點(diǎn)蝕、絲狀腐蝕和應(yīng)力腐蝕三個(gè)階段,AZ91D腐蝕以點(diǎn)蝕和剝落腐蝕為主,三組試樣耐蝕性強(qiáng)弱分別為:AZ91D耐蝕性最優(yōu),ZG61/AZ91D接頭次之,ZG61耐蝕性最差。隨焊接速度增大,接頭的耐腐蝕性能不斷降低。對(duì)不同焊接速度下ZG61/AZ91D接頭進(jìn)行拉伸試驗(yàn),均在AZ91D側(cè)熱影響區(qū)發(fā)生脆性與韌性混合的斷裂。隨焊接速度增大,抗拉強(qiáng)度不斷減小,當(dāng)焊接速度為80mm/min時(shí),抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值153MPa,為AZ91D母材強(qiáng)度的78%。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG453.9

【參考文獻(xiàn)】

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2 何晉威;冀敏;何景峰;李春風(fēng);冀朋飛;;時(shí)效處理對(duì)AZ31鎂合金焊接接頭組織及力學(xué)性能的影響[J];熱加工工藝;2015年07期

3 張永;孫清曉;劉軍;于忠軍;劉洪匯;;鎂合金鎢極氬弧焊區(qū)組織和性能[J];哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào);2014年06期

4 沈長(zhǎng)斌;楊野;陳影;;AZ31鎂合金攪拌摩擦焊焊縫電化學(xué)性能的分析[J];焊接學(xué)報(bào);2014年09期

5 龔曉毅;戚文軍;黃正華;鄧運(yùn)來(lái);;生物醫(yī)用Mg-6Zn-xGd合金的組織與力學(xué)性能[J];鑄造技術(shù);2013年11期

6 韓修柱;徐文臣;單德彬;;稀土增強(qiáng)型Mg-10Gd-8Y-1.5Nd-0.5Zr合金擠壓工藝研究[J];材料科學(xué)與工藝;2013年04期

7 李鐵龍;楊新岐;王振山;;AZ80鎂合金攪拌摩擦焊組織分析[J];焊接技術(shù);2013年03期

8 邢麗;魏鵬;宋驍;柯黎明;;軸肩下壓量對(duì)攪拌摩擦焊搭接接頭力學(xué)性能的影響[J];焊接學(xué)報(bào);2013年03期

9 張新;張奎;李興剛;鄧霞;李宏偉;張寶東;王長(zhǎng)順;;鑄態(tài)與擠壓態(tài)Mg-5Y-7Gd-1Nd-0.5Zr合金在5% NaCl水溶液中的腐蝕行為(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2012年05期

10 全亞杰;;鎂合金激光焊的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2012年05期

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2 劉珍良;鎂合金熔化極氣體保護(hù)焊焊接工藝與性能分析研究[D];南京理工大學(xué);2010年

3 鐘麗應(yīng);稀土元素對(duì)AZ91鎂合金組織結(jié)構(gòu)和腐蝕行為的影響[D];浙江大學(xué);2008年

4 馬翔;鎂合金活性焊接工藝及機(jī)理研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2008年

5 范益;混合稀土阻燃鎂合金氧化機(jī)理研究[D];重慶大學(xué);2006年

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本文編號(hào)：2490236