永磁体磁场对铝合金电阻点焊力学性能及微观组织的影响

文中采用永磁体作为磁场源,研究了外加稳定磁场对铝合金电阻点焊的熔核尺寸、焊点力学性能、断裂模式以及微观组织的影响.文中还对熔核直径与峰值载荷之间的关系进行了研究.结果表明,永磁铁的工作距离对熔核直径大小具有重要影响.距离越近,外磁场促进熔核直径增加的效果越明显.外加磁场能够有效增加焊点熔核直径、提高点焊接头的剪切拉伸强度、促进断裂模式由界面断裂向纽扣断裂转变.在不同工艺参数下,熔核直径增长在3.5%~14.1%,剪切拉伸力可提高4%~25%.外加磁场可促进点焊熔核内等轴晶的形成和细化.峰值载荷与熔核尺寸、工件厚度、母材极限抗拉强度的乘积具有良好的线性关系.     

镁合金电阻点焊接头组织结构特点

为了提高镁合金电阻点焊接头的力学性能,采用光学显微镜、激光共聚焦扫描显微镜、x射线衍射仪研究了接头的微观组织和相组成.结果表明,接头主要由熔核和热影响区(HAZ)所构成.熔核一般包括两种不同的组织形态,即熔核边缘的胞状树枝晶和熔核中心的等轴树枝晶.熔核是由大量的α-Mg相和少量的β-Mg17Al12相所组成.相对于未熔化的母材晶粒,热影响区晶粒变粗,并伴随晶界熔化.当焊接电流为23 kA,焊接时间为8个周波,电极力为4.5 kN时,熔核边缘的胞状树枝晶细化,而熔核中心的等轴树枝晶有向等轴晶转化的倾向,且平均晶粒尺寸为12.96μm.     

AA5754铝合金电阻点焊接头的微观组织和力学性能

以汽车车身用AA5754铝合金板材制备的电阻点焊接头为研究对象,通过金相观察、显微硬度矩阵测试和拉伸试验对焊接接头的微观组织、工艺缺陷与力学性能进行表征与分析。结果表明:根据组织和性能的差异,接头可分为3个典型区域:焊核区、热机械影响区和母材区。接头焊核心部为等轴枝晶组织,焊核边部为柱状枝晶组织,焊核周边的热机械影响区内的材料发生部分熔化,产生了晶内及晶界枝晶。接头中主要缺陷为喷溅、焊核区气孔、缩孔和沿晶裂纹、液化裂纹。母材区硬度沿厚度方向渐变,边部呈现最大值,心部呈现最小值;焊核硬度与母材硬度相近;焊核两侧的热机械影响区中,在接头的压痕边缘和板材接触面缝隙尖端处存在1~2 mm宽的硬化区。接头的强度与焊点直径呈正相关关系,拉剪试验的失效模式为焊点熔核界面断裂,剥离试验的失效模式为纽扣剥离断裂。     

钐含量对镁合金微观组织和力学性能的影响

借助光学显微镜、扫描电镜和电子万能试验机研究AM90合金中加入钐(Sm)后的显微组织和力学性能,并分析Sm对合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:AM90-xSm合金是由α-Mg、β-Mg17Al12和Al2Sm金属间化合物组成.随着Sm含量的增加,β-Mg17Al12相的尺寸减小,AM90-xSm合金的晶粒得到细化.当Sm含量为2.0％时,屈服强度和极限抗拉强度分别达到最大值147MPa和168MPa.当Sm含量为1.0％时伸长率达到最大值,进一步增加Sm的含量时合金的伸长率有所降低.     

镁合金电阻点焊技术现状及发展趋势

镁合金具有良好的性能,因此得到了广泛的应用,特别是在汽车制造业具有广阔的应用前景。随着镁合金在汽车制造业中应用的越来越多,镁合金的电阻点焊工艺也越来越受到重视。本文综述了国内外镁合金电阻点焊的研究现状,分析了在研究中还存在的问题,以及镁合金电阻点焊的发展趋势。     

镁合金电阻点焊焊接性研究

为了提高镁合金电阻点焊接头的力学性能,采用扫描电镜和能谱仪研究了电极烧损和焊接缺陷的形貌及形成机理。结果表明,点焊过程中熔化的镁合金与电极粘在一起并发生反应,而形成局部的、复杂的Cu-Mg合金化区域,从而导致电极烧损。结晶裂纹的形成主要与Al和Mn元素偏析造成的晶间低熔点液态薄膜和拉伸应力有关。液化裂纹的形成主要与溶质偏析形成的低熔点液化膜和拉伸应力有关。内部喷溅主要与接头加热速度过快有关,而外部喷溅主要与工件和电极端面接触不良有关。如果有效的电极压力不足,点焊结束后将在熔核中形成缩孔。     

镁合金电阻点焊接头中的缺陷

研究了新型轻质镁合金在电阻点焊中的主要缺陷,分析了焊接缺陷的形貌特点、形成原因和危害,为提高镁合金点焊接头质量提供了依据.结果表明,在镁合金电阻点焊接头中的裂纹为结晶裂纹,与电流特性、结晶时的应力状态和成分偏析有关;缩松和缩孔的产生主要与焊接过程中金属热膨胀及焊接后期锻压力大小有关;电极粘附和焊接喷溅是镁合金点焊中最常见的缺陷,产生的主要原因是电极与工件以及工件与工件界面处局部过热造成的.     

镁合金电阻点焊凝固裂纹机理

为了获得高性能的镁合金电阻点焊接头,利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪研究了点焊接头裂纹的形成机理.结果表明,结晶裂纹的形成,主要与Al和Mn元素偏析造成的晶间低熔点液态薄膜,以及冷却过程中产生的拉伸应力有关.点焊参数(热输入)对熔核结晶裂纹敏感性有很大的影响.热输入增加将增大由熔核收缩引起的拉伸应力,增加原子偏析浓度进而降低液态薄膜熔点,以致于延长拉伸应力的作用时间.因此,应该选择相对低的热输入来降低点焊接头的凝固裂纹敏感性.     

焊接电流对镁合金/不锈钢电阻点焊接头的影响

以Zn箔作为中间层对镁合金和不锈钢进行电阻点焊连接,通过扫描电镜、能谱分析仪、拉伸试验机等研究了焊接电流对接头微观组织、熔核尺寸和拉剪力的影响,并分析了接头缺陷形式。结果表明,当热输入不恰当时,镁/钢接头中有孔洞和裂纹产生。在镁/钢接头界面区域有Fe_2Al_5反应层生成,在接头镁合金侧有MgZn_2相生成。反应层的厚度和熔核直径随点焊电流的增大而增大。此外,镁/钢接头拉剪力随焊接电流增加先增大后减小,当采用焊接电流10k A时,接头拉剪力具有最大值4100 N。     

压缩对AZ31镁合金微观组织和力学性能的影响

对AZ31镁合金在室温下沿轧制板材不同方向进行多向压缩,研究了不同加载路径下AZ31镁合金的力学性能和微观组织演变。结果表明,沿不同方向3道次压缩时,样品表现出不同的力学行为,沿TD(横向)-RD(轧向)-ND(法向)路径压缩时,材料屈服强度随压缩道次增加而增大;沿ND-RD-TD路径压缩时,材料的屈服强度随压缩道次增加先减小后增大。每次压缩后,(0001)基面织构都转到压缩轴附近。TD样品的主要塑性变形机制为孪生,而ND样品的主要塑性变形机制为滑移。多向压缩产生的孪生可以分割细化晶粒,使镁合金强度提高。     

镁合金Az31B的电阻点焊

对镁合金AZ31B进行点焊研究，确定出合理的工艺参数，进行了力学性能试验，包括撕裂试验和拉剪试验，分析了个别试件缺陷产生的原因，为进一步工作提供了有益的指导。     

Mn含量对Mg-Zn-Mn变形镁合金显微组织和力学性能的影响

通过对3种不同Mn含量的Mg-6Zn-XMn变形镁合金的微观组织的观察及力学性能的测定,研究了Mn含量对Mg-Zn-Mn镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：Mn元素以单质形式弥散地分布于Mg-Zn-Mn合金中,起到阻碍晶粒长大的作用,即随着Mn含量的增加,晶粒尺寸减小;Mn含量的变化对合金的屈服强度有一定的影响,即随着Mn含量的增加,屈服强度增加,其中挤压态增幅最大,双级时效次之,增幅分别是14%和5%;而Mn含量的变化对T6、T4+双级时效后合金的抗拉强度和延伸率的影响规律不明显,其中含0.68%Mn(质量分数, 下同)的合金整体性能较优,经双级时效后具有最高抗拉强度,达到360 MPa,伸长率为5.2%     

镁合金电阻点焊液化裂纹机理研究

为了获得高性能的镁合金电阻点焊接头,利用体视显微镜、扫面电镜等设备研究了点焊接头热影响区裂纹的形貌,并研究了裂纹的形成机理及控制方法.结果表明,热影响区裂纹属于液化裂纹,其出现在紧靠点焊熔核的热影响区,并且能够扩展到点焊接头的表面,它可能是由结晶裂纹在熔核边缘产生的应力集中引起的.液化裂纹的形成主要与低熔点液化膜(由低固溶度的原子扩散到熔化的晶界而形成)和冷却过程中产生的拉伸应力有关.应该选择相对低的热输入(即相对小的焊接电流、短的焊接时间或者高的电极压力)来降低热影响区液化裂纹敏感性.     

CaO对AZ31变形镁合金微观组织和力学性能的影响

通过向AZ31合金中加入不同含量的CaO,在均匀化处理后进行热挤压,研究CaO添加量对挤压态AZ31镁合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:CaO与AZ31熔体发生反应,并生成Al2Ca相;CaO的添加有效细化AZ31镁合金挤压前后的微观组织;合金的力学性能随CaO含量的升高而逐渐提高,当CaO添加量为1%时,屈服强度和抗拉强度分别达到219 MPa和311 MPa,与AZ31合金相比分别提高了28.6%和17.3%。添加CaO带来的再结晶程度升高和晶粒细化,是强度改善的主要原因。     

稀土Y对AZ61镁合金微观组织和力学性能的影响

研究了稀土钇含量对AZ61镁合金显微组织和室温及高温力学性能的影响。实验结果表明：加入稀土钇可使AZ61合金铸态组织中的β相数量减少、铸态晶粒细化;大部分钇与铝结合生成高熔点、高热稳定性的稀土相A12Y3;固溶处理后,β相完全溶解而稀土相则以块状或杆状存在于晶界周围;适量的稀土钇可以提高AZ61合金的室温及高温强度、硬度和延伸率;而过量的稀土钇则会导致AZ61合金的性能下降;稀土钇的含量为1．0％时合金可得到较佳的力学性能。     

B4C对Mg-Zn-Y-Mn镁合金微观组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜、纳米压痕测试仪和电子万能试验机等研究了B4C对Mg94Zn2.5Y2.5Mn1合金组织和性能的影响.结果 表明:铸态Mg94Zn2.5Y2.5Mn1合金主要由α-Mg、鱼骨状W相和块状18R LPSO相组成;适量B4C的加入可以有效地细化合金的晶粒,促进LPS...     

轧制工艺对汽车用镁合金微观组织和力学性能的影响

研究了轧制工艺对镁合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着轧制道次的增加,镁合金组织中孪晶组织越来越多。随着轧制温度的提高,镁合金变形能力增加,但晶粒长大,且氧化程度加剧。镁合金抗拉强度、屈服强度和伸长率随轧制道次增加而升高。随轧制温度增加,镁合金抗拉强度和屈服强度降低,伸长率升高。     

5083铝合金电阻点焊和搅拌摩擦点焊组织及力学性能对比

对5083铝合金分别进行电阻点焊(RSW)和回填式搅拌摩擦点焊(R-FSSW)试验,焊后分别对RSW和R-FSSW焊接接头进行宏观形貌、微观组织、显微硬度和剪切性能试验。研究结果表明,RSW分为焊核区、热影响区和母材三部分,R-FSSW分为焊核区、热机影响区、热影响区和母材区四部分。RSW焊核组织晶粒尺寸存在差异,R-FSSW焊核组织均匀细小,焊核内存在"柱状"软化区,对其形成机理进行分析。结果显示,"柱状"软化区由不均匀塑性变形条件下动态再结晶造成,在此条件下,RSW焊核显微硬度降低,R-FSSW焊核显微硬度提高。R-FSSW抗剪强度和稳定性均高于RSW,RSW抗剪强度在120~180 MPa之间波动,而R-FSSW抗剪强度均高于180 MPa。     

热补偿法对不等厚镁合金板点焊接头力学性能的影响

采用三相逆变电阻点焊机对不等厚镁合金板(1.0 mm+0.7 mm)进行点焊工艺试验,通过在薄板侧添加0.1 mm工艺垫片和未添加工艺垫片2种点焊工艺,研究焊接电流和焊接时间对焊接接头熔核直径及其力学性能的影响。结果表明:添加工艺垫板可减小焊接电流输入,提高点焊接头抗剪强度;在点焊电流13.3 k A,电极压力1.7 k N,焊接时间90 ms时,点焊接头最佳抗剪切力达1 936 N。     

热补偿电阻点焊镁合金接头的性能

采用热补偿电阻点焊方法进行焊接镁合金板试验,并分析了焊接电流、焊接时间及电极压力等焊接参数对生成熔核的尺度与接头抗剪强度的影响。试验结果表明,采用热补偿电阻点焊方法焊接镁合金,能在较低的焊接电流条件下获得具有较大熔核及较高抗剪强度的点焊接头。因而,采用热补偿电阻点焊方法焊接镁合金是有效的。