發(fā)布時(shí)間：2021-01-25 14:27

　　利用TIG電弧作為熱源開展AZ31B鎂合金與超高強(qiáng)度鋼P(yáng)RO500熔釬連接實(shí)驗(yàn),研究界面反應(yīng)特性及力學(xué)性能。結(jié)果表明:AZ31B鎂合金/PRO500鋼能夠利用TIG電弧熔釬焊實(shí)現(xiàn)有效連接;接頭界面中各基體元素的氧化具有強(qiáng)烈的熱力學(xué)自發(fā)性并在接頭界面中形成氧化物聚集且包含AlFe3相的過渡區(qū),其硬度介于兩種基材之間;界面中靠近釬接位置的鋼基體在焊接熱循環(huán)作用下會(huì)出現(xiàn)回火軟化現(xiàn)象;大的焊接熱輸入會(huì)導(dǎo)致界面過渡區(qū)中脆性化合物相增多,結(jié)合強(qiáng)度顯著下降。 

【文章來源】：材料工程. 2017,45(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖２ＡＺ３１Ｂ鎂合金／ＰＲＯ５００ＴＩＧ熔釬接頭ＸＲＤ譜（Ｉ＝８０Ａ）Ｆｉｇ．２ＸＲＤｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｔｈｅＴＩＧｗｅｌｄｉｎｇ－ｂｒａｚｉｎｇｊｏｉｎｔｓｏｆ

材料工程２０１７年１１月圖２ＡＺ３１Ｂ鎂合金／ＰＲＯ５００ＴＩＧ熔釬接頭ＸＲＤ譜（Ｉ＝８０Ａ）Ｆｉｇ．２ＸＲＤｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｔｈｅＴＩＧｗｅｌｄｉｎｇ－ｂｒａｚｉｎｇｊｏｉｎｔｓｏｆＡＺ３１ＢｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｔｏＰＲＯ５００ｓｔｅｅｌ（Ｉ＝８０Ａ）面存在顯著差異，焊接工藝性能具有較多不確定性，為保障連接可靠性，通常需要采用必要的工藝措施以保障異種金屬基材間焊接過程中形成有效的金屬間化合物、共晶或復(fù)雜機(jī)械混合物結(jié)構(gòu)［７］。由于Ｆｅ與Ｍｇ之間不能互溶或形成金屬間化合物，結(jié)合接頭界面ＸＲＤ分析結(jié)果（見圖２），可以推斷該白色界面層不是由界面間金屬元素相互擴(kuò)散形成，而是由非金屬化合物與界面處基體元素共同形成的復(fù)雜混合物。２．２接頭界面反應(yīng)熱力學(xué)分析已有研究表明，Ｍｇ－鋼焊接時(shí)Ｏ元素的侵入會(huì)在接頭中形成復(fù)雜的Ｆｅ－Ｍｇ－Ｏ化合物［１０］。圖３（ａ）為９００Ｋ時(shí)Ｆｅ－Ｍｇ－Ｏ三元系統(tǒng)生長優(yōu)勢圖［１６］，圖３（ｂ）為焊接電圖３９００Ｋ時(shí)Ｆｅ－Ｍｇ－Ｏ三元系統(tǒng)生長優(yōu)勢圖［１６］（ａ）及Ｉ＝８０Ａ?xí)r典型界面元素分布（ｂ）Ｆｉｇ．３ＰｒｅｄｏｍｉｎａｎｃｅｄｉａｇｒａｍｆｏｒｔｈｅｇｒｏｗｔｈｉｎｔｈｅｔｅｒｎａｒｙＦｅ－Ｍｇ－Ｏｓｙｓｔｅｍａｔ９００Ｋ［１６］（ａ）ａｎｄａｔｙｐｉｃａｌｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｅｌｅｍｅｎｔｓｄｉｆｆｕｓｉｏｎｏｆａｊｏｉｎｔＩ＝８０Ａ（ｂ）流８０Ａ?xí)rＡＺ３１Ｂ鎂合金／ＰＲＯ５００鋼ＴＩＧ電弧熔釬焊接接頭界面過渡區(qū)元素分布ＥＤＳ線掃描分析結(jié)果。

第４５卷第１１期ＡＺ３１Ｂ鎂合金／ＰＲＯ５００超高強(qiáng)度鋼ＴＩＧ熔釬連接界面反應(yīng)特性及力學(xué)性能熔釬焊過程液態(tài)金屬中化合物形成熱力學(xué)分析結(jié)果表明，ＡＺ３１Ｂ鎂合金與ＰＲＯ５００鋼主要基體元素與元素Ｏ間可能發(fā)生的各反應(yīng)吉布斯自由能ΔＧθ＜０，表明在６４９℃（９２２Ｋ）時(shí)，界面中氧化物的形成反應(yīng)均能夠自發(fā)進(jìn)行。由于Ｆｅ－Ｍｇ之間幾乎不互溶且不形成金屬間化合物，結(jié)合Ｆｅ－Ｍｇ－Ｏ三元合金系統(tǒng)生長優(yōu)勢圖（圖３（ａ）），可以推測ＡＺ３１Ｂ鎂合金／ＰＲＯ５００鋼熔釬焊連接時(shí)元素氧的侵入會(huì)在接頭中形成復(fù)雜的Ｆｅ－Ｍｇ－Ｏ間的二元甚至三元氧化物。盡管Ｆｅ－Ｍｇ間不發(fā)生反應(yīng)，但二者均會(huì)發(fā)生向連接界面復(fù)雜Ｆｅ－Ｍｇ－Ｏ化合物中的擴(kuò)散［１０］。由于搭接接頭焊接過程中氧的侵入不可避免，高溫時(shí)Ｍｇ極易氧化生成ＭｇＯ，而有研究表明Ｆｅ及其氧化物能夠溶入ＭｇＯ［１６，１８］，使得最終在界面區(qū)形成了由Ｆｅ－Ｍｇ－Ｏ化合物和基體Ｆｅ元素、熔敷金屬中結(jié)晶與擴(kuò)散的Ｍｇ元素共同組成的過渡區(qū)。２．３接頭力學(xué)性能圖４所示為實(shí)驗(yàn)工藝條件下ＡＺ３１Ｂ鎂合金／ＰＲＯ５００鋼熔釬焊接頭顯微硬度測試分析結(jié)果。圖４所示接頭顯微硬度測試結(jié)果表明，ＡＺ３１Ｂ鎂合金／ＰＲＯ５００鋼熔釬焊接頭中形成了一個(gè)硬度介于兩種基材之間的界面連接過渡區(qū)；靠近釬接位置的鋼基體未發(fā)生熔化，但在焊接熱循環(huán)作用下硬度下降，形圖４ＡＺ３１Ｂ鎂合金／ＰＲＯ５００ＴＩＧ熔釬接頭顯微硬度Ｆｉｇ．４ＭｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｔｈｅＴＩＧｗｅｌｄｉｎｇ

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