發(fā)布時(shí)間：2020-06-17 13:12

【摘要】：鎂合金作為目前世界上最輕質(zhì)的商用金屬結(jié)構(gòu)材料,在3C產(chǎn)品、國(guó)防軍工、航空航天以及汽車(chē)輪船等領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景,在工業(yè)生產(chǎn)制造中也常常涉及到鎂合金的焊接技術(shù)。本文研究了不同工藝參數(shù)對(duì)AZ31鎂合金和ME21鎂合金同種材料TIG焊與攪拌摩擦焊接頭組織及性能的影響,并且探究了焊后熱處理對(duì)AZ31鎂合金和ME21鎂合金焊接接頭組織及性能的影響,通過(guò)顯微組織觀察、掃描電鏡及能譜分析、顯微硬度分析、室溫拉伸試驗(yàn)、XRD分析等分析方法,得到以下結(jié)論:(1)在70A、80A、90A、100A和110A五種電流下對(duì)3mmAZ31鎂合金進(jìn)行對(duì)接TIG焊,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:焊縫區(qū)組織為細(xì)小的等軸狀α-Mg基體相和沿晶界析出的細(xì)小Mg_(17)Al_(12)相,熱影響區(qū)組織粗大且不均勻�？估瓘�(qiáng)度隨著電流的增加先增大后減少,焊縫組織晶粒尺寸隨著電流的增大而增大。當(dāng)焊接電流為90A時(shí),最大抗拉強(qiáng)度為190MPa,焊縫成形良好,焊接接頭系數(shù)為73%。斷口呈脆性和韌性混合性斷裂,接頭顯微硬度呈“W”形分布,焊縫熔合區(qū)硬度分布不均。AZ31鎂合金TIG焊接頭經(jīng)過(guò)400℃×1h的熱處理,焊接接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到230MPa,焊接接頭系數(shù)為89.2%,接頭顯微硬度仍呈“W”型分布,熔合區(qū)硬度更加均勻,起伏平緩。斷口以韌性斷裂為主。經(jīng)過(guò)熱處理,AZ31鎂合金TIG焊接頭組織及性能有所提高。(2)在攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度為1200r/min,焊接速度分別60mm/min、80mm/min和100mm/min,對(duì)3mm厚AZ31鎂合金進(jìn)行對(duì)接攪拌摩擦焊,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:焊接速度為80mm/min、下壓量為0.25mm、傾角為2.5°時(shí),焊接接頭系數(shù)最大達(dá)到81%,最大抗拉強(qiáng)度達(dá)到186MPa,最大屈服強(qiáng)度達(dá)到122MPa,焊接接頭的伸長(zhǎng)率為3.2%。經(jīng)過(guò)250℃×1h的熱處理后,焊接接頭的最大抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別為197MPa、126MPa和3.5%,同比增加了5%、4%和0.3%,焊接接頭系數(shù)達(dá)到86%。熱處理后焊縫區(qū)顯微硬度均有下降,但對(duì)于焊核區(qū)硬度值比熱處理前更加均勻。對(duì)比熱處理前后XRD及EDS能譜分析,熱處理后并未有新相生成。(3)在電流為105A、115A、125A和135A四種電流下,3mm厚ME21鎂合金擠壓板材進(jìn)行對(duì)接TIG焊,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:焊接接頭力學(xué)性能隨電流的增加先增大后減小,當(dāng)電流為115A時(shí),焊縫表面質(zhì)量好,無(wú)明顯缺陷,焊縫成型較好,最大抗拉強(qiáng)度達(dá)到166MPa,最大屈服強(qiáng)度為107MPa。此時(shí)焊接接頭系數(shù)達(dá)到75.5%,最大屈服強(qiáng)度為母材的76.4%。經(jīng)過(guò)470℃×4h熱處理后,最大抗拉強(qiáng)度由166MPa增加至184MPa,增加了11%,焊接接頭系數(shù)為84%,比熱處理前提高了10%;屈服強(qiáng)度由原來(lái)的107MPa增至115MPa,增加了7%,達(dá)到母材屈服強(qiáng)度的82%。熱影響區(qū)的晶界比熱處理前更加清晰,晶界間的化合物有所消除,熔合區(qū)硬度值均勻性更好。(4)在攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度為1500r/min,焊接速度分別10mm/min、20mm/min和30mm/min和40mm/min四種不同的焊接速度下進(jìn)行3mm厚ME21鎂合金攪拌摩擦焊,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)轉(zhuǎn)速為1500r/min,焊接速度為10mm/min時(shí),此時(shí)ME21鎂合金攪拌摩擦焊接頭的最大抗拉強(qiáng)度為152MPa,焊接接頭系數(shù)為69%;最大屈服強(qiáng)度為106MPa,為母材屈服強(qiáng)度的75%。經(jīng)過(guò)470℃×4h熱處理后,焊縫組織中有少量Mn顆粒析出,力學(xué)性能有所下降,這可能是熱處理溫度及時(shí)間選擇不合理造成焊核區(qū)晶粒尺寸異常增大,使得焊接接頭熱影響區(qū)和熱機(jī)械影響區(qū)晶粒粗化導(dǎo)致力學(xué)性能下降。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG407

【參考文獻(xiàn)】

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