AZ31B镁合金仿生TIG焊接接头的组织和性能

镁合金焊接接头的微观组织对其力学性能有显著影响,限制其更广泛应用。受大自然生物结构所表现的优异力学性能的启发,利用激光重熔技术在镁合金钨极惰性气体保护焊(TIG焊)焊接接头表面制备了与生物体表类似的“软硬”交替结构来改善其力学性能。采用激光共聚焦显微镜、扫描电镜、能谱仪、硬度计、万能拉伸试验机、有限元分析等研究了不同试样的微观组织和力学性能。结果表明：激光仿生处理后,处理区形成了细小的等轴晶粒并且显微硬度明显增加,仿生试样的强度和延展性同时提高。结合有限元分析结果可知,仿生结构对力学性能的有益影响可归因于微观组织的变化和“软硬”交替结构带来的应力传递和重分布。     

退火对AZ31B镁合金TIG焊接接头组织与性能的影响

采用钨极氩弧焊对2.7 mm厚的AZ31B镁合金板进行焊接,研究了退火处理工艺(200℃1 h,250℃1 h,300℃1h,350℃1 h,400℃1 h,450℃1 h)对AZ31B镁合金焊接接头组织、力学性能和析出相的影响,利用光学显微镜和扫描电镜对焊后及退火处理后的接头显微组织进行观察,在退火处理前对焊缝区组成和相进行EDS、XRD分析,对不同退火条件下的接头进行了拉伸试验。结果表明,经过400℃1 h退火处理后,焊缝区粗大的颗粒物基本溶于基体,晶粒变得细小均匀,抗拉强度和伸长率均达到最大值,焊缝区在焊接过程并没有低熔点共晶化合物Mg17Al12生成。当退火温度进一步升高时,焊缝处晶粒呈现异常长大,抗拉强度和伸长率急剧降低。     

AZ31B镁合金薄板TIG焊接

镁合金具有比重轻、比刚度和比强度高、阻尼减震性好以及易于机械加工等优点 ,在航空航天、汽车、摩托车等领域具有广阔的应用前景。但由于镁合金具有熔点低、线膨胀系数及导热系数高 ,导致镁合金在焊接过程中容易出现氧化燃烧、裂纹以及热影响区过宽等问题 ,难以获得与母材性能相匹配的焊接接头。本文对AZ31B镁合金薄板TIG焊工艺和提高镁合金焊接接头性能的有效途径进行了探索 ,为加快镁合金结构件的广泛应用提供理论基础和技术依据。1　焊接试验1.1　工艺准备本试验采用板厚为 1.6mm的AZ31B镁合金作为焊接材料 ,其化学成分见表 1,对变…     

AZ31镁合金TIG焊接接头疲劳性能试验研究

采用TIG焊对厚度10 mm的AZ31镁合金板材进行对接焊和十字角接焊。对母材、对接接头、十字角接接头的静载抗拉强度和疲劳性能进行了试验,分析了焊接组织对焊接接头的抗拉强度和疲劳强度的影响。结果表明:AZ31镁合金母材、对接接头、十字角接接头的静载抗拉强度分别为254.3、186.1、213.4 MPa,焊接接头的抗拉强度均低于母材的抗拉强度。焊接热影响区存在典型的过热组织,晶粒粗大,焊缝区域主要为晶粒细小的铸造急冷组织。母材、对接接头和十字角接接头在2×10~6循环次数下的疲劳强度分别为58.3、26.1、18.2 MPa,焊接接头的疲劳强度远低于母材的疲劳强度。疲劳裂纹主要萌生于焊缝表面的气孔位置,焊缝区晶粒间沉淀相的减少是疲劳裂纹产生和扩展的主要原因。     

AZ31B镁合金电子束焊接接头组织及性能分析

采用电子束焊接方法对10mm厚的AZ31B镁合金进行焊接。利用光学显微镜、扫描电镜、射线衍射仪等手段分析了电子束焊接接头的外观和截面的特征、显微组织、元素分布、焊缝物相和断口形貌等,并利用维氏硬度仪和拉伸仪检测了接头区域硬度和接头强度。结果表明,采用电子束焊接AZ31B镁合金获得的焊缝正面成形美观,而背部存在轻微的凹陷,焊缝深宽比在8：1以上;与基体相比,焊缝中Mg,Zn比例下降,Al,Mn比例上升;焊缝中主要物相为Mg,Al和少量的Mg17Al12相;焊缝热影响区窄,焊缝组织为8～18μm的细小等轴晶粒;焊接接头硬度值均匀;焊缝抗拉强度均值为223MPa,断裂部位为焊缝区,断口为混合断裂形貌.     

AZ31B镁合金CMT焊接接头组织与力学性能

对厚度3 mm的挤压态AZ31B镁合金板材进行CMT对焊,焊接工艺参数为:直径1.6 mm WE-33M焊丝、送丝速度6 m/min、焊接电流76 A、焊接速度0.8 m/min、焊缝间隙1.5 mm,焊接过程稳定、无飞溅,焊缝成形良好。在此焊接工艺下对焊接接头的微观组织、显微硬度、力学性能和拉伸断口形貌进行了观察。结果表明,焊缝组织晶粒细小,焊缝区的显微硬度最高,平均约为86 HV,热影响区硬度约为62 HV,母材区的显微硬度约为65 HV。焊接接头最大抗拉强度为248.8 MPa,伸长率7.16%,分别为母材的96.7%和98.6%。断裂位置位于母材区,属于韧性断裂。     

AZ31B镁合金TIG焊接工艺研究

以AZ31变形镁合金为研究对象,分析了其TIG自动焊过程中焊接工艺参数对焊缝成型的影响.结果表明,增加焊接电流,焊缝的熔透和熔宽都增加;增大焊接速度,熔透和熔宽将减小;在一定范围内的弧长增加也会使焊缝熔透增加,但弧长过大反而会降低焊缝的熔透.     

AZ91B镁合金TIG焊接头组织与性能

使用AZ61和AZ91焊丝TIG焊AZ91B镁合金均可获得组织致密、焊缝与母材结合良好的焊接接头。焊缝组织由分枝发达、呈雪化状的α枝晶以及晶间(α Mg17Al2)低熔点共晶体组成；熔合区组织由细小的α-Mg等轴晶和晶间共晶体组成；热影响区组织接近母材，由粗大的α-Mg树枝品和分布于其间的α Mg17Al2共晶体组成。由于焊接过程中镁的过热蒸发，导致焊缝相对含Al量升高，共晶体含量增多，从而使焊缝热裂纹倾向增大。使用ER AZ61焊接AZ91B合金更易获得抗热裂性能高、与母材成分和组织一致性好的接头；而且接头抗拉强度和伸长率也较高。     

AZ31B镁合金CO_2激光焊接接头的组织与性能

以AZ31B变形镁合金为研究对象,采用GS-TFL-6kW高功率横流CO2激光器对其进行焊接,研究镁合金激光焊接的工艺特点。利用金相显微镜、扫描电镜、硬度仪、拉伸试验机测试焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明,选择合理的焊接工艺参数,可以获得外观质量良好,热影响区不明显的焊接接头。焊缝狭窄,组织为细小等轴晶,焊缝区硬度高于母材硬度。部分焊缝内存在少许裂纹、氢气孔等缺陷;焊接过程中镁、锌蒸发较多,导致铝、锰等元素相对含量增加;扫描断口显示断裂方式为韧脆混合断裂,接头抗拉强度为175.2 N/mm2,为母材的83.6%。     

激光焊接AZ31B镁合金接头微观组织特征

采用YAG激光器焊接Z31B镁合金，利用金相显微镜、电子探针、X射线、扫描电镜、硬度仪分别研究了激光焊接接头的微观组织、元素分布、断口形貌、硬度变化。结果表明，AZ31B镁合金激光焊接接头没有明显的热影响区，焊缝狭窄，接头成形好，焊缝为细小的等轴晶，但靠近上表面存在大晶粒；没有发现区域偏析，无脆晶相(Mg17Al12)存在；镁的蒸发损失导致焊缝金属中铝含量的升高，而锌基本不变，同时熔深方向镁的损失增大；断口表现为混合断裂，没有气孔和裂纹存在；硬度沿熔深方向变大。     

AZ31B镁合金焊接接头组织特征及力学性能

采用钨极氩弧焊(TIG)焊接AZ31B镁合金,研究了焊接接头的微观组织,并分析了接头的力学性能.结果表明,选择45-60A焊接电流,快速填丝焊可使焊接接头的力学性能达到母材的90％以上,焊接性能良好.拉伸试验中,焊接试样断裂位置多发生在晶粒粗大的热影响区,经扫描电子显微镜(SEM)分析,接头呈韧性-脆性混合断裂.     

AZ91D镁合金TIG焊接接头组织及性能研究

使用与母材AZ91D镁合金同质焊丝进行TIG焊接.采用金相显微镜、X射线衍射仪、拉伸试验机、布氏硬度计等分析测试手段对接头的组织特征、相组成和力学性能进行分析.结果表明:焊接电流为140 A,氩气流量12 L/min时,焊接接头的抗拉强度为母材的80%左右,断裂发生在热影响区.焊缝区组织是比母材晶粒细小、更均匀的等轴晶.X射线衍射表明该区由α-Mg固溶体和Mg17Al12相组成.     

AZ31镁合金及其TIG焊接接头断裂机理研究

对AZ31镁合金及其焊接接头进行拉伸、冲击和疲劳试验,分析了镁合金的断裂机理及疲劳裂纹扩展方向.母材拉伸试验结果表明,试样几乎没有缩颈,抗拉强度为236.29 MPa;焊接接头的抗拉强度为185.68 MPa,拉伸断裂从焊接接头焊趾部位启裂,抗拉强度为母材的78%.冲击试验在-80～340 ℃进行,结果表明,在较低温度下AZ31镁合金冲击韧性较小,断口为准解理形貌的脆性断裂;随着温度的增加,断裂形式由准解理+韧窝形貌的混合断裂过渡为韧性断裂;在常温下焊缝中心的冲击韧性比母材的高,但热影响区的冲击韧性较差.AZ31B镁合金母材的疲劳强度为66.72 MPa,对接接头的疲劳强度为39.00 MPa;母材疲劳断口由解理台阶组成,为脆性断裂;焊接接头疲劳断口由解理和准解理台阶组成,为脆性断裂.     

AZ91镁合金TIG焊接接头组织性能的磁场控制

将外加纵向交流磁场引入到5mm厚AZ91镁合金板的TIG接焊中,研究磁场电流对其焊接接头力学性能和微观组织的影响.结果表明,外加纵向磁场通过旋转电弧对熔池进行搅拌,可以使焊缝晶粒得到细化,进而使焊接接头的抗拉强度和硬度等力学性能得到改善;当磁场电流Im=1A时,焊接接头的力学性能达到最大值,此时焊缝硬度为88.09 HV,接头抗拉强度为269.3 MPa.     

FSW焊接AZ31镁合金板材接头组织与性能分析

选用Al-Zn-Mn-Mg系镁合金板材进行搅拌摩擦焊接,分析其接头显微组织及沉淀相演变规律。由于温度和变形程度不同,搅拌区不同位置的组织有所不同,焊核区组织是细小、均匀的等轴晶,存在圆片状和棒状沉淀相;热机影响区晶粒局部较细小,有明显变形,圆片状和棒状沉淀相中镁含量降低,铝含量增加;热影响区晶粒部分细小,部分长大,晶粒大小不均;母材呈典型的轧制组织。整体区域硬度变化不大,与母材区比略有下降。     

AZ31B镁合金薄板焊接工艺及接头性能研究

采用钨极氩弧焊方法对AZ31B镁合金2 mm厚度薄板的焊接性能进行研究,用拉伸试验机对焊接接头进行拉伸试验和扫描电镜SEM对接头组织结构进行观察分析。试验结果表明,当焊接电流为55 A～60 A,焊接速度为6mm/s,正面氩气流量为13 L/min,背面氩气流量为2 L/min时,得到的焊接接头力学性能优良。在该工艺参数条件下接头的抗拉强度可以达到母材的90%,伸长率大于8%。     

纵向直流磁场对AZ31镁合金TIG焊焊接接头组织及性能的影响

为了改善镁合金焊接性差的特点,在对AZ31镁合金进行TIG焊接过程中加入纵向直流磁场,系统分析了不同励磁电流对焊接接头各部分的影响规律.结果发现,与不加磁场的情况相比,引入磁场后接头组织发生明显变化,焊缝组织得到细化,析出第二相的数量明显增多,并且大部分以球状颗粒的形式析出于枝晶界上;热影响区组织粗大的现象得到了很好的控制;从焊缝经熔合区向热影响区过渡时出现的共晶相数量有逐渐减少的趋势.通过X射线衍射结果可知,焊缝主要由α-Mg和β-Al12Mg17两相组成.在适当的焊接工艺参数条件下,当磁场电流为 4 A 时,焊接接头的抗拉强度和硬度均显著提高,从而提高了AZ31镁合金焊接接头的综合力学性能.     

AZ31B镁合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

对挤压态变形镁合金AZ31B进行搅拌摩擦焊连接。实验结果表明，可获得优质的焊接接头，接头抗拉强度可达母材的92．4％，但适当的工艺参数选择范围较窄。对焊缝的端面微观组织特征分析发现：焊核与母材组织差异极大．焊核区形成细小、均匀的再结晶组织，热力影响区呈层状分布且较宽，热影响区晶粒存在不明显的部分再结晶长大。前进侧热力影响区氧化物、杂质富集层的存在和应力集中是造成接头力学性能下降的主要原因。