以2mm厚雙相LZ91鎂鋰合金為研究對象,通過FSW技術(shù)對其進(jìn)行搭接焊接,重點研究了焊接速度的變化對焊縫成形、接頭中原始搭接界面遷移以及接頭性能的影響。結(jié)果表明,采用普通的錐形攪拌針工具,在工具轉(zhuǎn)速為2 000r/min和軸肩下壓量0.2mm下,當(dāng)焊接速度為800和1 200mm/min時,均可以實現(xiàn)LZ91合金的攪拌摩擦搭接焊接（FSLW）。但是,當(dāng)焊接速度過大（1 600mm/min）時,會在接頭內(nèi)部出現(xiàn)由于熱輸入不足而形成的隧道缺陷。對接頭的微觀組織分析發(fā)現(xiàn),FSLW接頭中的攪拌區(qū)由細(xì)小的等軸晶構(gòu)成,前進(jìn)側(cè)（AS）中熱機影響區(qū)（TMAZ）/熱影響區(qū)（HAZ）中的白色α-Mg相晶粒尺寸略大于后退側(cè)（RS）;而灰色的β-Li相晶粒尺寸明顯小于RS,且隨著焊接速度的增加,熱輸入變小,攪拌區(qū)中晶粒細(xì)化的現(xiàn)象更加明顯。此外,LZ91合金FSLW接頭中存在輕微的界面遷移現(xiàn)象。RS中冷搭接缺陷由原始搭接界面一直延伸至攪拌區(qū)中,呈現(xiàn)先向上再向下變化的趨勢;AS中的鉤狀缺陷遷移程度較輕,并且呈現(xiàn)輕微向下彎曲的特征,而且隨著焊接速度的增加,界面遷移的程度也發(fā)生輕微的加重。另外,通過寬度為12mm的F... 

【文章來源】：有色金屬工程. 2020,10(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

不同焊接速度下，LZ91鎂鋰合金FSLW接頭宏觀截面形貌

圖2(a）、2(b）和2(c）分別是在焊接速度為800、1 200和1 600mm/min下，獲得的LZ91鎂鋰合金的FSLW接頭的表面形貌。由圖2(a）可見，焊縫表面魚鱗紋間距較細(xì)且光滑整齊，焊縫邊緣部分有飛邊現(xiàn)象的出現(xiàn)，這是因為焊接速度小、而攪拌頭轉(zhuǎn)速大，從而導(dǎo)致焊縫表面形成的魚鱗紋較為細(xì)密，同時由于軸肩的下壓，導(dǎo)致母材表面的材料被擠壓至焊縫邊緣，形成飛邊。隨著焊接速度的增加，焊縫表面魚鱗紋的間距逐漸增加（圖2b和2c）。需要指出的是，當(dāng)焊接速度過快時（1 600mm/min），由于熱輸入的不足，會導(dǎo)致焊縫表面質(zhì)量有所下降（圖2c）。圖3和圖4是分別在采用不同焊接速度條件下，獲得的LZ91鎂鋰合金的FSLW接頭的宏觀形貌，以及接頭中的冷搭接和hook的高倍形貌圖。由圖3(a）、4(a）和4(b）可見，在焊接速度為800mm/min時，接頭截面成形良好，無明顯缺陷。需要指出的是，接頭中存在輕微的界面遷移現(xiàn)象。其中AS中的hook，略微向下彎曲，而RS中的冷搭接缺陷，從原始搭接界面一直延伸至攪拌區(qū)中，呈先向上、后向下的變化趨勢。由圖3(b）、圖4(c）和4(d）可見，在焊接速度為1 200mm/min時，仍能獲得成形良好，幾乎沒有缺陷的焊接接頭。但是與焊接速度為800mm/min下的接頭相比，界面遷移的程度有所增加，AS中的hook以及RS中的冷搭接缺陷的遷移程度均有所加重。由圖3(c）、圖4(e）和4(f）可見，在焊接速度為1 600mm/min時，界面遷移的程度進(jìn)一步提高。然而還需要指出的是，在接頭底部出現(xiàn)了明顯的隧道缺陷（圖3c），這是由于焊接速度的增加，導(dǎo)致熱輸入降低，塑化的材料未能得到有效填充所致。

圖7是LZ91鎂鋰合金的FSLW接頭的微觀組織。由圖7f可見，其基體組織具有明顯的雙相特征，其中白色的為α-Mg相，灰色的為β-Li相，兩種相均具有一定的方向性。其中，圖7(a）、7(b）和7(c）分別為接頭中焊核區(qū)（SZ）上、中和下部的微觀組織。從圖7(a）可以看出，晶粒由條狀的α相和等軸塊狀的β相組成，這是由于SZ上部受軸肩熱的影響和攪拌針的直接攪拌作用，晶粒演變激烈；而SZ中部的α相被打碎，由原先上部的長條狀變?yōu)閸u狀、顆粒狀，而β相依舊為塊狀的粗大的等軸晶粒（圖7b）；在SZ下部出現(xiàn)了典型“洋蔥環(huán)”組織，該區(qū)域由于受軸肩熱的作用影響較小，主要由β相和均勻分布的細(xì)小α相顆粒組成。從不同區(qū)域的微觀組織可以看到，接頭中SZ中的組織細(xì)化明顯，呈明顯的等軸細(xì)晶的特點（圖7c）；圖7(d）和7(e）分別為FSLW接頭中AS和RS中熱機影響區(qū)（TMAZ）/和熱影響（HAZ）的微觀組織�？梢钥闯鰧τ赥MAZ/HAZ而言，AS中的α相晶粒尺寸要略微大于RS中的晶粒，但是其β相的晶粒尺寸則要小于RS中的晶粒。這是因為在焊接過程中，AS的材料受到的高溫作用時間要略低于RS，因此對于AS中α相晶粒而言，其內(nèi)部儲存的能量較少，導(dǎo)致其驅(qū)動力略低，使α相發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的數(shù)量較少，因此其晶粒較大；而對于β相而言，由于其在最初的軋制階段較α相發(fā)生了極為充分的變形（圖7f），進(jìn)而更容易發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，因此AS中TMAZ/HAZ的熱輸入足以導(dǎo)致其發(fā)生充分的再結(jié)晶，而RS中β相晶粒所吸收的能量不僅使其發(fā)生再結(jié)晶，還會導(dǎo)致其晶粒發(fā)生一定程度的長大，所以最終導(dǎo)致AS中β相晶粒比RS中小。2.4 FSLW接頭中界面遷移與接頭性能關(guān)聯(lián)關(guān)系的分析

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3009908