發(fā)布時間：2017-09-17 03:25

  本文關鍵詞：釔元素對壓鑄鎂合金熔化焊接氣孔的影響

  更多相關文章： 壓鑄鎂合金 鎢極氬弧焊 熱力學計算 焊接氣孔 元素釔

【摘要】：壓鑄鎂合金在壓鑄過程中往往存在嚴重的“卷氣行為”,自身含氣量較高,進行熔化焊接后,接頭氣孔問題十分嚴重,導致焊接接頭各項力學性能都很差。所以,在實際應用中,壓鑄鎂合金很少進行熔化焊接。隨著鎂合金的廣泛應用,迫切需要解決壓鑄鎂合金熔化焊接氣孔問題以促進其進一步發(fā)展。對于壓鑄鎂合金焊接氣孔的形成機理,目前還沒有統(tǒng)一的結論,對于消除措施的專一性研究更是匱乏。在本文中,通過熱力學計算確定了向焊縫中引入的合金元素以消除焊接氮氣孔;以壓鑄AM60鎂合金的鎢極氬弧(TIG)自熔焊為研究對象,進一步分析了氣孔的形成機理;通過采用不同的焊絲焊接,分析了影響焊接氣孔的主要因素,并討論了消除焊接氣孔的措施;此外,通過采用混合保護氣體(Ar+N2)的焊接實驗,證明了熱力學計算的合理性。主要的研究結果如下:①鎂合金壓鑄過程中卷入的氮氣不會分解,壓鑄鎂合金氣縮孔內的氮氣都是以分子態(tài)的形式存在。釔和氮氣有很大的化學親和力,二者之間的反應傾向比鎂和氮氣之間的反應傾向大很多,在理論上向焊縫中引入釔元素可以有效的消除焊縫中的氮氣孔。②壓鑄AM60鎂合金自熔焊時整個焊縫截面上都分布著形狀和尺寸各不相同的氣孔,其中大尺寸氣孔形狀不規(guī)則,內壁不光滑,內壁有很多不規(guī)則的條紋并附著一些固體夾雜顆粒,呈現(xiàn)出明顯的金屬液沖刷痕跡,屬于氮氣孔,而小尺寸氣孔形狀規(guī)則,內壁分布著許多樹枝狀小凸起,且小凸起之間分布著十分細小的孔洞,屬于氫氣孔。焊縫中的氣孔是以氮氣孔為主,氫氣孔為輔。③熔池內的氣泡在沒有阻礙時上浮速度非�？�,且尺寸越大上浮速度越快。熔池中心區(qū)域,金屬處于完全的液化狀態(tài),粘度很小,小尺寸氣泡也十分容易逸出。半熔化區(qū)金屬液粘度較大,氣泡受到樹枝晶和未熔化的固體顆粒的束縛,上浮運動和膨脹都受到很大的限制,同時在流體力和浮力的共同作用下,氣泡運動方向指向熔池中心區(qū)域而不是焊縫表面,逸出熔池時,運動的路徑較長。半熔化區(qū)的氣泡是造成焊接氣孔的重要原因,氣泡如果不能脫離半熔化區(qū)的束縛,就會在半熔化區(qū)形成氣孔,但是,即使氣泡如果脫離了束縛,由于熔池凝固較快,逸出熔池仍然很困難,十分容易在焊縫中心區(qū)域造成嚴重的氣孔缺陷。在半熔化區(qū),雖然氣泡的膨脹可能會受到限制,但是由于氣泡運動速度較小且運動方向不確定,其擁有更多的機會和其他氣泡相遇合并長大,所以半熔化區(qū)的氣泡往往形成大尺寸的氣孔。④向焊縫中引入了釔元素,十分有效的降低了焊縫氣孔率,尤其是焊縫中的氮氣孔,幾乎完全消失。釔的作用主要有以下三個方面,1)如熱力學計算與母材包含的氮氣發(fā)生了化學反應,有效的減少了熔池內的氣體,2)增加了熔體的流動性,使更多的氣泡從熔池內逸出,3)限制了氫的析出,減少了焊縫中的氫氣孔。以上三個作用中,第一個是最重要的,雖然在焊縫中并沒有直接檢測到對應的氮化物。而通過采用混合保護氣體(Ar+N2)的焊接實驗證明了焊接過程中鎂和氮氣能夠反應生產氮化鎂,結合熱力學計算間接證明了接過程中釔和氮氣能夠反應生成氮化釔,即在本研究中采用Mg-Y合金焊接使焊縫氣孔率明顯降低的主要原因是釔與母材包含的氮氣發(fā)生了反應。
【關鍵詞】：壓鑄鎂合金 鎢極氬弧焊 熱力學計算 焊接氣孔 元素釔
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG444.74
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 引言9
• 1.2 鎂合金焊接研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 鎂合金焊接氣孔缺陷介紹11
• 1.4 壓鑄鎂合金焊接氣孔研究現(xiàn)狀11-16
• 1.5 本課題研究目的、內容及技術路線16-18
• 1.5.1 本課題的研究目的16
• 1.5.2 本課題的研究內容16-17
• 1.5.3 本課題的技術路線17-18
• 2 熱力學計算18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 計算原理18-20
• 2.3 計算結果20-26
• 2.4 本章小結26-27
• 3 實驗27-31
• 3.1 引言27
• 3.2 壓鑄AM60 鎂合金的自熔焊實驗27-29
• 3.3 壓鑄AM60 鎂合金的填絲焊實驗29-31
• 4 焊縫中的氣孔31-46
• 4.1 引言31
• 4.2 壓鑄AM60 鎂合金自熔焊31-33
• 4.3 采用擠壓態(tài)AM60 鎂合金焊絲焊接33-34
• 4.4 引起焊接氣孔的氣體34-36
• 4.5 焊縫氣孔的形成過程36-44
• 4.6 本章小結44-46
• 5 釔元素對焊接氣孔的影響46-58
• 5.1 引言46
• 5.2 采用MG-Y合金焊絲焊接46-48
• 5.3 不同焊接條件下焊縫的氣孔率48-49
• 5.4 焊絲及熱輸入對焊接氣孔的影響49-50
• 5.5 釔元素對焊接氣孔的影響機理50-56
• 5.6 本章小結56-58
• 6 結論58-60
• 致謝60-61
• 參考文獻61-64

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本文編號：866993