激光功率对镁合金与镀锌钢激光熔钎焊组织和力学性能影响

以AZ31B镁合金焊丝为填充材料,采用激光熔钎焊连接AZ31B镁合金与Q235镀锌钢,分析不同激光功率对焊缝成型的影响,研究焊接接头不同部位的生成相及其力学性能。结果表明:焊接功率为1800 W时,焊缝成型美观,熔融金属在镀锌钢表面的润湿铺展良好,形成典型的熔钎焊接头,且接头的拉剪力最高。熔钎焊接头富锌区主要由(α-Mg+Mg Zn)相和MgZn_2组成;钢侧界面反应层中生成了Fe-Al相;焊缝区主要由α-Mg和Al_(12)Mg_(17)组成。     

AZ31B/Cu异种金属过渡液相扩散焊接头的显微组织及性能

采用过渡液相扩散焊技术对镁合金AZ31B和Cu异种金属进行焊接,利用扫描电镜(SEM)、显微硬度测试及X射线衍射(XRD)对AZ31B/Cu接头界面附近的显微组织及性能进行研究。结果表明,在500℃、40 min、2.5 MPa条件下,AZ31B/Cu接头形成了宽度约为450μm的扩散区。AZ31B/Cu材料接头的显微组织依次为α-Mg和沿其晶界析出相Mg17(Cu,Al)12组成的晶界渗透层/(α-Mg+Mg2Cu)共晶层/Cu2Mg金属间化合物层/(α-Mg+Mg2Cu)共晶层/Cu(Mg)固溶体。随着保温时间的延长,界面区宽度增加,其中Cu2Mg两侧的共晶组织区的增加更为显著。界面区的显微硬度明显高于镁合金和铜基体的显微硬度,界面区明显存在4个不同的硬度分布区;随着保温时间的延长,界面区的显微硬度提高。     

镁/铜异种金属激光填丝熔钎焊接特性分析

对T2纯铜板与AZ31B镁合金板以搭接接头形式进行激光填丝熔钎焊试验,研究了等热输入下激光功率对镁/铜界面附近物相结构、分布和接头性能的影响. 结果表明,在适当的焊接工艺参数下可获得成形良好并具一定强度的镁/铜搭接接头,抗剪强度最大可达164.2 MPa,为镁合金母材的64%. 激光功率较低时,镁/铜界面主要为极薄的Mg-Cu共晶组织. 当激光功率较高时,从焊缝侧到铜侧,界面组织为α-Mg+(Mg,Al)2Cu共晶组织/Mg2Cu+Cu2Mg金属间化合物/Mg-Al-Cu三元化合物/Mg2Cu+Cu2Mg金属间化合物;焊缝侧到铜侧,硬度先增大而后突然减小,再缓慢增大,结合面附近达到最大硬度165 HV. 金属间化合物是影响焊接接头性能的主要因素,接头在此处发生脆性断裂.     

焊接速度对镁合金与镀铜钢CMT熔钎焊接头组织和力学性能的影响

采用AZ31镁合金焊丝为填充材料,对AZ31B镁合金和镀铜钢进行冷金属过渡(CMT)熔钎焊连接,利用光学显微镜、SEM、XRD、万能拉伸试验机分析了不同焊接速度对焊接接头的微观组织和力学性能的影响。实验结果显示:焊接接头主要分为富铜区、焊缝区、钎焊区、热影响区和母材;焊缝区是由α-Mg固溶体、Mg-Al相和Mg-Cu相组成。在焊接速度为300 mm/min时,镁合金在镀铜钢表面润湿铺展较好,所得焊接接头成型美观,焊接接头载荷最大,可达3.99 kN。     

镁/钢异种金属CMT对接熔钎焊连接机理

文中用AZ61镁焊丝以及冷金属过渡焊接方法对接形式连接镁合金AZ31和镀锌钢板,在焊接过程中保持焊接速度不变,通过调节送丝速度和对钢板开不同的坡口研究不同焊接工艺参数下焊缝的表面成形、接头的力学性能和微观组织结构. 结果表明,通过调节合适的焊接参数以及坡口形式,镁-钢之间能形成焊缝成形美观、接头最大抗拉载荷达到4.02 kN的镁钢对接熔钎焊接头. 并且熔钎焊接头包括镁侧的熔焊接头和钢侧的钎焊接头,钎焊接头由两部分组成,一部分是坡口面上的镁与裸钢板之间的钎焊接头,另一部分是镀锌钢板上表面的镁-镀锌钢之间的钎焊接头. 镁-镀锌钢侧的钎焊连接主要由靠近镁侧的(α-Mg+MgZn)的共晶相,以及靠近钢侧的Fe-Al相反应层实现连接. 无镀锌层的钢和镁连接主要依靠焊丝中的微量Al元素扩散到钢表面形成Fe/Al相来实现连接.     

AZ91镁合金激光表面改性后的微观组织和耐腐蚀性能研究

以AZ91镁合金为对象,利用激光表面合金化方法对其进行表面改性,研究激光熔覆合金层的微观组织、硬度和耐腐蚀性能。结果表明,激光合金化涂层的主要物相为Mg2Si、Al12Mg17、Al3Mg2金属间化合物以及α-Mg和Al固溶体。激光合金化改性后,涂层的显微硬度明显高于AZ91镁合金基体,耐腐蚀性能也大幅度提高。     

AZ31镁合金表面Al合金化层的制备与性能研究

为提高镁合金表面的耐蚀性,采用热喷涂技术在AZ31镁合金表面制备铝涂层,并利用脉冲钨极氩弧表面熔覆的方法进行表面重熔,获得富铝的合金化层,分析了合金化层的组织结构和性能。研究结果表明:在AZ31镁合金表面的铝合金化层中存在典型的树枝晶结构,含有金属间化合物Mg2Al3,Mg17Al12以及α-Mg和Al固溶体。显微硬度测试表明,铝合金化可使AZ31镁合金表面硬度由HV50左右提高到HV200左右。极化曲线测试表明,合金化层提高了镁合金表面的耐蚀性。     

AZ31镁合金/镀锌钢异种金属TIG熔钎焊接头组织与力学性能研究

以AZ31B镁合金焊丝为填充材料,采用TIG熔钎焊工艺对AZ31B镁合金板与镀锌钢板进行连接。采用光学显微镜、SEM、XRD、万能拉伸试验机等检测方法研究了焊接电流对AZ31B镁合金/镀锌钢熔钎焊接头微观组织及力学性能的影响。结果表明:采用TIG熔钎焊工艺可以实现AZ31B镁合金与镀锌钢的可靠连接,接头具有典型的鱼尾纹特征。当焊接电流较小时,镁/钢界面有大量孔洞生成,接头结合强度较低;当焊接电流大于75A时,镁/钢界面有Mg_(32)(Al,Zn)_(49)、Al_2Mg和Al Fe_3等金属间化合物生成,镁/钢接头具有最大的抗拉强度210 MPa;随着焊接电流继续增大,镁/钢界面的脆性反应层逐渐增厚,接头力学性能有所降低。     

镁合金与钢接触反应钎焊工艺研究

采用厚度为30μm的纯Cu箔作为中间层接触反应钎焊AZ31B镁合金和Q235钢,研究加热温度和保温时间对AZ31B镁合金/Q235钢钎焊接头微观组织和力学性能的影响。结果表明,在有效的工艺参数条件下,接头界面反应区产物主要为Mg固溶体、Mg_2Cu、Al Mg;加热温度为570℃,保温时间为30 min时,钎焊接头抗拉强度达到最大值122.6 MPa,加热温度和保温时间过高或过低,均导致抗拉强度下降,加热温度570℃,保温时间为30 min时钎焊接头断裂方式为典型的韧性断裂。     

镁合金/键铜、镀镍钢激光熔钎焊接头组织性能研究

采用AZ31镁合金焊丝对镁合金/镀Ni(Cu)钢进行激光熔钎焊研究,探讨Cu层和Ni层对激光熔钎焊接头微观组织及性能的影响.结果表明:在Q235钢表面不论是镀Cu层还是Ni层,激光熔钎焊接头宏观形貌较好.在Q235钢板上镀Cu层所得的焊接接头抗拉强度为145.4 MPa,达到镁合金强度的60.6％,相比于在Q235钢上...     

铝/钛异种金属激光/激光-CMT复合熔钎焊工艺及其组织与力学性能

选用5A06铝合金和Ti6Al4V钛合金为母材,ER4047焊丝和粉状Nocolok钎剂为填充材料,采用激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊两种焊接方法,并对两种焊接接头的微观组织和力学性能进行对比分析.结果表明,激光熔钎焊与激光-CMT复合熔钎焊在合适的焊接工艺下均容易获得连续、稳定的焊接接头.铝/钛激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊缝中部组织均为α-Al固溶体和Al-Si共晶组织.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊均在钛合金上表面处界面反应层最厚,其厚度分别小于10和6μm.激光熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为锯齿状,激光-CMT复合熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为层片状.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊接接头均断裂在焊缝区,焊接接头平均抗拉强度分别为252和209 MPa,激光熔钎焊比激光-CMT复合熔钎焊接头抗拉强度高20%,而激光-CMT复合熔钎焊比激光熔钎焊焊接效率提升约1.5倍.     

AZ31B/Cu复合材料的扩散焊制备与界面显微组织分析

采用真空扩散焊工艺,在加热温度500℃、保温时间40 min、压力2.5 MPa、真空度1.0×10-2 Pa下制备了变形镁合金AZ31B/Cu双金属复合材料,并对复合材料界面区的微观结构和力学性能进行分析,探讨了界面反应层的形成机理。结果表明:铜在镁合金一侧富集出现晶界渗透现象。镁合金/Cu界面的组织依次为:α-Mg和沿其晶界析出相Mg17(Cu,Al)12/α-Mg/(α-Mg+Mg2Cu)共晶/Cu2Mg金属间化合物/(α-Mg+Mg2Cu)共晶/Cu(Mg)固溶体。硬度在基体两侧到界面中心区域内呈台阶式增加,最高显微硬度达到3510 MPa。Cu2Mg两侧的共晶液相出现具有先后次序,晶界渗透区与Cu2Mg之间先形成Mg-Cu共晶液相,然后共晶液相中的Mg原子穿越Cu2Mg层扩散至Cu侧,在Cu2Mg与Cu(Mg)固溶体之间形成Mg-Cu共晶液相。复合材料的界面抗剪强度达到61 MPa,剪切断裂发生在界面扩散层内,断口由撕裂棱和撕裂棱两边的大小不一的解理台阶构成。     

AZ91镁合金脉冲YAG激光双面焊接的组织与性能

采用脉冲YAG激光焊接AZ91D镁合金,研究了焊接电流对单面焊焊接厚度的影响与双面焊接接头的组织与性能。结果表明,脉冲YAG激光焊接AZ91D镁合金,可得到无明显缺陷的焊接接头。焊缝区组织显著细化,由过饱和α-Mg固溶体、Al12Mg17相和Al2Mg相组成。焊缝硬度略高于基体;双面焊试样抗拉强度明显高于单面焊,与母材相当;焊缝断口表现为混合断裂。     

镁合金与钢CMT电弧熔-钎焊微观组织及性能研究

以AZ31镁合金焊丝作为填充材料,采用CMT电弧熔-钎焊焊接AZ31B镁合金和Q235镀锌钢。分析不同焊接速度对熔-钎焊接头宏观形貌、微观组织及力学性能的影响,探讨钎焊界面元素分布特征。结果表明:送丝速度6.0 m/min,焊接速度350～450 mm/min时,熔-钎焊接头宏观形貌较为美观;焊接速度较大时,钎焊区生成厚度6～8μm的反应层,物相为Mg-Zn和Mg-Al相;焊接速度较小时,钎焊区生成厚度为1～4μm的反应层,物相为Mg-Al和Fe-Al相;焊接速度400 mm/min时,焊接接头最大拉剪强度为4.76 kN。     

镁合金刮擦钎焊的界面行为研究

以锌铝合金做钎料,用刮擦钎焊方法去除镁合金表面氧化膜;钎剂辅助润湿,在大气条件下实现对AZ31镁合金的钎焊连接。用电子探针对焊缝接头处的成分进行面扫描成像分析。结果表明,焊缝的主要成分为Mg、Al,主要组成相为a-Mg(Al,Zn)的固溶体和Mg12Al17化合物。界面处的Zn和Si两种元素完全扩散开,成均匀的点状,分布于a-Mg中形成固溶体。     

铜夹层Ti-6Al-4V/AZ31B异种金属的扩散连接

采用纯铜(Cu)箔作为中间过渡层在真空下对钛合金Ti-6Al-4V与镁合金AZ31B异种金属进行扩散连接。用冷场发射扫描电镜、能谱仪等对连接接头进行微观分析,利用拉伸试验获得接头强度。结果表明:530℃的扩散焊接头结合良好,界面区呈层状结构,相结构依次为γ-Cu固溶体、Cu3Ti、Cu2Al、Mg-Cu-Al三元金属间化合物、Mg17(Cu,Al)12及(α-Mg+Mg2Cu)共晶组织。520℃时,AZ31B/Cu界面无液相产生,无法实现AZ31B与Ti-6Al-4V的可靠连接;530℃时,共晶组织与金属间化合物共存于接头界面区,形成冶金连接;焊接温度为550℃时,共晶组织消失,接头界面区Mg-Cu-Al三元金属间化合物呈连续网状分布。焊接接头的剪切强度随保温时间的增加呈先上升再下降的趋势,30 min的接头剪切强度达到最大值,约为61 MPa。     

镁合金表面激光熔覆Al-Si合金涂层的组织和耐磨性

以Al-Si共晶合金粉末为熔覆材料,在AZ91D镁合金表面进行了激光熔覆试验,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对激光熔覆层的组织、成分和相组成进行了分析,测试了激光熔覆层的显微硬度和磨损性能。结果表明,激光熔覆层由α-Mg过饱和固溶体和Mg17Al12、Mg2Si、Al3Mg2金属间化合物等相组成,且与基材之间形成了良好的冶金结合。由于激光熔覆层中存在金属间化合物析出相强化、细晶强化和固溶强化等多种强化作用,熔覆层的硬度比AZ91D合金提高了3#4倍,磨损量比AZ91D合金降低了72%。     

Al基钎料钎焊镁合金AZ31B接头的显微组织及力学性能

为了连接变形镁合金AZ31B,以Al基钎料对变形镁合金AZ31B进行高频感应钎焊。采用扫描电镜、X射线衍射仪、X射线能谱等分析钎焊接头的显微组织及钎缝物相,测试钎焊接头的力学性能及显微硬度。结果表明:在钎焊过程中熔融的Al基钎料与固态的AZ31B母材发生强烈的合金化作用,原始钎料中均一的Mg32(Al,Zn)49相在钎焊后完全消失,同时在钎缝中生成α-Mg、β-Mg17(Al,Zn)12相。钎焊搭接接头的平均抗剪强度达到44MPa,对接接头的平均抗拉强度达到71MPa。接头的断裂形式为沿晶脆性断裂,断裂产生在β-Mg17(Al,Zn)12硬脆相处。     

激光-电弧复合焊接AZ31B/ZM5异种镁合金组织及性能分析

采用低功率激光-电弧复合焊对变形镁合金AZ31B与铸造镁合金ZM5进行焊接,利用光学显微镜、显微硬度仪和万用力学试验机等对异种镁合金接头的组织特征、元素分布和力学性能进行研究。结果表明:在940 W激光功率,110 A电弧电流,880 mm/min焊接速度,15 L/min保护气流量时可获得成形良好的接头;接头AZ31B侧的热影响区宽度小于ZM5侧的,焊缝晶粒呈细小等轴树枝晶形貌、由α-Mg和β-Mg17Al12两相组成;接头元素分布Al含量呈阶梯分布,ZM5焊缝AZ31B;接头显微硬度从AZ31B至ZM5逐渐升高,硬度最低处为AZ31B热影响区,最高处为ZM5部分熔化区;接头抗拉强度高于ZM5母材,断裂于ZM5母材处。     

工艺参数对AZ31镁合金激光-MIG复合焊缝成形的影响

系统研究激光功率、电弧电流和热源间距对10 mm厚AZ31镁合金激光-MIG (Metal inert gas) 复合焊接工艺稳定性和焊缝成形的影响规律.结果表明:实现最大激光-电弧协同效应的最优热源间距为3 mm;复合焊接熔深决定于激光功率;MIG电弧电流对焊缝宽度有显著影响,但是对焊接熔深影响有限;在优化的工艺参数下,激光-MIG复合焊接能够有效消除镁合金激光焊缝中存在的表面成形缺陷,焊接速度提高50%;与MIG焊接相比,复合焊接熔深提高近10倍,电弧燃烧和熔滴过渡稳定性大幅度提高;因而激光-MIG复合焊接是镁合金焊接的一种有效方法.