本文關(guān)鍵詞：鎂—鈦異種材料的擴散釬焊及TIG熔釬焊研究

  更多相關(guān)文章： 鎂合金 鈦合金 擴散釬焊 中夾層 TIG熔釬焊 微觀組織 性能

【摘要】：鎂合金具有密度小、比強度高、制造成本低、散熱性好等優(yōu)點而逐漸受到重視,但由于鎂合金在高溫條件下的力學、耐腐蝕性能等不理想而很大程度限制了其廣泛應(yīng)用。鈦合金由于具有高的比強度、耐熱與耐蝕性好、斷裂韌性強等特點,而在航空航天、醫(yī)療器械、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域逐漸得到廣泛應(yīng)用。為了發(fā)揮鎂鈦異種金屬各自的性能優(yōu)勢,進一步擴大鎂合金作為結(jié)構(gòu)件在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用,很有必要將鎂合金與鈦合金連接起來獲得界面結(jié)合牢固的焊接接頭,這樣既可以降低結(jié)構(gòu)重量又可以發(fā)揮各自性能。本文對鎂合金AZ31B與鈦合金TC4進行了夾層擴散釬焊和熔釬焊(TIG)實驗,利用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、顯微硬度計、剪切強度分析等測試方法,測試、分析了焊接接頭界面的微觀結(jié)構(gòu)、主元素的擴散行為以及力學性能,研究了焊接工藝對微觀結(jié)構(gòu)、主元素的擴散行為以及力學性能的影響規(guī)律。研究得出如下結(jié)論:⑴Cu+Al雙夾層AZ31B/TC4擴散釬焊接頭擴散區(qū)的顯微組織由α-Mg及沿其晶界分布的Mg17(Cu,Al)12、Mg-Cu-Al化合物以及(α-Mg+Mg17(Cu,Al)12+Mg2Cu)共晶體組成。⑵Cu+Al雙夾層的AZ31B//TC4擴散釬焊接頭擴散區(qū)的顯微硬度值從鈦合金一側(cè)至鎂合金一側(cè)呈逐漸變小的變化趨勢;接頭的剪切強度隨保溫時間的延長呈先增加后減小的變化規(guī)律,520℃、10min時接頭的剪切強度達到最大60.5 MPa,接頭的斷裂面位于界面靠近Ti基體一側(cè),斷口由許多小平臺構(gòu)成。⑶在520℃-540℃、5min-30min條件下,ZnAl15夾層的AZ31B/TC4擴散釬焊接頭擴散區(qū)的組織組成物包括α-Mg固溶體、Mg-Al-Zn化合物及(α-Mg+Al6Mg11Zn11)共晶體。⑷ZnAl15夾層的AZ31B/TC4擴散釬焊接頭擴散區(qū)的顯微硬度呈臺階式分布,靠近鈦側(cè)的顯微硬度值最大,靠近鎂側(cè)的顯微硬度值最小。接頭剪切強度隨著保溫時間的延長呈先增加后減小的規(guī)律,520℃、20min時的剪切強度達到最大值71MPa,約為AZ31B母材的49.6%,斷口由不同大小、形狀不規(guī)則的冰晶狀物相組成,呈現(xiàn)沿晶斷裂特征。⑸焊接電流對AZ31B/TC4的TIG熔釬焊焊接頭的界面結(jié)合影響較大。60A的AZ31B/TC4的TIG熔釬焊焊接頭界面以機械結(jié)合為主;焊接電流為70-80A時,接頭界面以冶金結(jié)合為主。隨著電流的提高,接頭擴散區(qū)寬度增大。在其他工藝條件相同時,鎂板在上、鈦板在下的搭接形式的接頭結(jié)合狀況優(yōu)于鈦板在上、鎂板在下的搭接形式,且其接頭的剪切強度隨著焊接電流的增大而增加,焊接電流為80A、Al夾層的接頭剪切強度最大,約為58MPa。
【關(guān)鍵詞】：鎂合金 鈦合金 擴散釬焊 中夾層 TIG熔釬焊 微觀組織 性能
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG454
【目錄】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-20
• 1.1 鎂及鎂合金概述8-10
• 1.1.1 鎂的特點及性質(zhì)8-9
• 1.1.2 鎂合金的分類、特點及應(yīng)用9-10
• 1.2 鎂合金的焊接性及其焊接發(fā)展10-11
• 1.2.1 鎂合金的焊接性10-11
• 1.2.2 鎂合金的焊接進展11
• 1.3 鈦及鈦合金的概述11-13
• 1.3.1 鈦合金的分類及應(yīng)用12
• 1.3.2 鈦合金的焊接性及焊接進展12-13
• 1.3.3 鈦合金的焊接發(fā)展13
• 1.4 擴散釬焊13-15
• 1.5 TIG熔釬焊15-16
• 1.6 鎂/鈦異種金屬的焊接性分析16-17
• 1.7 鎂/鈦異種金屬焊接的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.8 本文的研究內(nèi)容及意義19-20
• 2 實驗材料及方法20-25
• 2.1 實驗材料20-21
• 2.2 實驗設(shè)備21
• 2.3 實驗方法21-23
• 2.4 組織分析與性能測試23-25
• 3 以Cu+Al為中間層的AZ31B/TC4擴散釬焊25-35
• 3.1 引言25-26
• 3.2 工藝參數(shù)對擴散釬焊接頭界面結(jié)合狀況的影響26-27
• 3.3 AZ31B/TC4擴散釬焊接頭的微觀組織分析27-28
• 3.4 Cu+Al夾層AZ31B/TC4熔釬焊接頭形成過程分析28-30
• 3.5 工藝參數(shù)對Cu+Al夾層AZ31B/TC4接頭釬縫區(qū)微觀組織結(jié)構(gòu)的影響30-32
• 3.5.1 焊接溫度的影響30-31
• 3.5.2 保溫時間的影響31-32
• 3.6 保溫時間對焊接界面顯微硬度的影響32
• 3.7 保溫時間對焊接界面剪切強度的影響32-33
• 3.8 焊接接頭的斷口形貌33
• 3.9 本章小結(jié)33-35
• 4 ZnAl_(15)夾層AZ31B/TC4擴散釬焊接頭的微觀結(jié)構(gòu)及性能35-42
• 4.1 ZnAl_(15)夾層AZ31B/TC4擴散釬焊接頭的顯微組織分析35-37
• 4.2 保溫時間對接頭界面微觀組織的影響37-38
• 4.3 焊接溫度對接頭界面微觀組織的影響38-39
• 4.4 保溫時間對ZnAl_(15)夾層AZ31B/TC4擴散釬焊接頭力學性能的影響39-40
• 4.4.1 保溫時間對接頭顯微硬度的影響39-40
• 4.4.2 保溫時間對接頭剪切強度的影響40
• 4.5 ZnAl_(15)釬料AZ31B擴散釬焊接頭的斷口分析40-41
• 4.6 本章小結(jié)41-42
• 5 AZ31B/TC4異種材料的TIG熔釬焊42-49
• 5.1 引言42
• 5.2 AZ31B/TC4熔釬焊接頭的外觀形貌42-44
• 5.2.1 電弧加熱鈦基體形成的AZ31B/TC4熔釬焊接頭的外觀形貌42-43
• 5.2.2 電弧加熱鎂基體形成的AZ31B/TC4熔釬焊接頭的外觀形貌43-44
• 5.3 AZ31B/TC4熔釬焊接頭的形成機理及微觀形貌44-47
• 5.3.1 AZ31B/TC4熔釬焊接頭的形成機理44-45
• 5.3.2 AZ31B/TC4熔釬焊接頭的微觀組織45-47
• 5.4 焊接電流對AZ31B/TC4熔釬焊接頭釬焊縫寬度的影響47-48
• 5.5 焊接工藝對接頭剪切強度的影響48
• 5.6 本章小結(jié)48-49
• 6 結(jié)論49-50
• 致謝50-51
• 參考文獻51-54
• 附錄54

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本文編號：731478