AZ31B鎂合金點(diǎn)焊接頭的斷口特征和耐蝕性分析

采用與母材同質(zhì)的焊絲對(duì)az31b鎂合金板材進(jìn)行手工鎢極氬弧焊,利用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的模具對(duì)鎂合金熔焊接頭進(jìn)行423k彎曲變形試驗(yàn),通過(guò)光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡及拉伸試驗(yàn)機(jī)等手段,研究了彎曲前、后的az31b鎂合金熔焊接頭的微觀組織及力學(xué)性能。結(jié)果表明:az31b鎂合金熔焊接頭經(jīng)423k彎曲變形后,焊縫區(qū)和熱影響區(qū)都出現(xiàn)了一定的孿晶,接頭熱影響區(qū)鑄態(tài)枝晶組織轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的孿晶組織,孿生成為接頭主要的變形機(jī)制;焊縫近表面處孿晶密度比中部密度大,焊縫及熱影響區(qū)晶粒明顯得到細(xì)化;接頭抗拉強(qiáng)度由原先的178mpa增加至216mpa,伸長(zhǎng)率由7%提高到9%。

針對(duì)az31鎂合金材料,研究了在a-tig焊中單一成分的活性劑對(duì)焊縫成形的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,與無(wú)活性劑的焊縫相比,活性劑tio2、sio2、cr2o3、cdcl2和cacl2能夠有效地增加鎂合金焊縫的熔深和深寬比。鎂合金涂敷活性劑cdcl2后焊縫接頭的微觀組織與未涂敷時(shí)焊縫接頭的微觀組織沒(méi)有明顯區(qū)別,只是前者熱影響區(qū)稍寬。未涂敷活性劑和涂敷cdcl2的試樣硬度值分布相差不大。在az31鎂合金的焊接中,活性劑cdcl2的作用效果最好。

AZ31B鎂合金TIG焊焊接接頭的疲勞性能

太原理工大學(xué) 碩士學(xué)位論文 az31b鎂合金焊接接頭疲勞性能改善方法研究 姓名：張?zhí)m 申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士 專(zhuān)業(yè)：材料加工工程 指導(dǎo)教師：王文先 20100501 太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 i az31b鎂合金焊接接頭疲勞性能改善方法研究 摘要 鎂合金具有輕質(zhì)高強(qiáng)，資源豐富，易于回收等一系列優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為“21 世紀(jì)綠色金屬結(jié)構(gòu)材料”。發(fā)展復(fù)雜的大型鎂合金結(jié)構(gòu)，焊接技術(shù)是最為重 要、快捷的加工方法之一，也是突破鎂合金廣泛應(yīng)用瓶頸的重要手段。然 而，統(tǒng)計(jì)資料表明，70%~90%的焊接結(jié)構(gòu)失效是由于焊接接頭的疲勞斷裂 造成。因此，研究鎂合金焊接接頭的疲勞性能及改善方法具有重要的理論 意義和實(shí)際價(jià)值。 本文對(duì)az31b鎂合金對(duì)接和十字兩種接頭型式的焊接試件的疲勞性能 進(jìn)行了研究。az31b鎂合金對(duì)接接頭的試驗(yàn)中值s-n曲線為 lgn=

為了連接變形鎂合金az31b,以al基釬料對(duì)變形鎂合金az31b進(jìn)行高頻感應(yīng)釬焊。采用掃描電鏡、x射線衍射儀、x射線能譜等分析釬焊接頭的顯微組織及釬縫物相,測(cè)試釬焊接頭的力學(xué)性能及顯微硬度。結(jié)果表明:在釬焊過(guò)程中熔融的al基釬料與固態(tài)的az31b母材發(fā)生強(qiáng)烈的合金化作用,原始釬料中均一的mg32(al,zn)49相在釬焊后完全消失,同時(shí)在釬縫中生成α-mg、β-mg17(al,zn)12相。釬焊搭接接頭的平均抗剪強(qiáng)度達(dá)到44mpa,對(duì)接接頭的平均抗拉強(qiáng)度達(dá)到71mpa。接頭的斷裂形式為沿晶脆性斷裂,斷裂產(chǎn)生在β-mg17(al,zn)12硬脆相處。

在鎂合金az31b表面通過(guò)預(yù)鍍鋅處理后采用無(wú)機(jī)熔鹽電沉積鋁錳合金.使用sem、edx和xrd分析鍍層的表面形貌、成分和組織,采用動(dòng)電位極化曲線及表面顯微硬度測(cè)量考察了鍍層對(duì)鎂合金耐蝕耐磨性的影響。結(jié)果表明,熔鹽成分、電流密度和熔體溫度等典型工藝參數(shù)對(duì)鋁錳合金鍍層的形貌、成分和組織都具有重要的影響,進(jìn)而影響了鍍層的耐蝕性。鎂合金電鍍鋁錳合金后,腐蝕電位有很大的提高,而腐蝕電流密度大幅度的下降;同時(shí)鋁錳合金鍍層表現(xiàn)出很高的硬度,顯著的提高了鎂合金的耐蝕耐磨性。

對(duì)az31b鎂合金中心缺口試樣進(jìn)行激光噴丸強(qiáng)化(lsp)處理,并進(jìn)行拉-拉疲勞試驗(yàn)。通過(guò)研究激光噴丸前后表面完整性的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)噴丸后az31b試樣以滑移和孿生兩種方式產(chǎn)生塑性變形,表面及深度方向顯微硬度較基體提高50%左右,噴丸區(qū)表面殘余壓應(yīng)力值達(dá)到-126.29mpa,晶粒內(nèi)部出現(xiàn)大量滑移線和孿晶,晶粒明顯細(xì)化。通過(guò)測(cè)量加載點(diǎn)軸向載荷和軸向位移分析了激光噴丸前后的疲勞性能,并比較激光噴丸前后疲勞斷口形貌特征,發(fā)現(xiàn)噴丸后試樣表面沒(méi)有產(chǎn)生明顯的疲勞裂紋源,殘余壓應(yīng)力使裂紋尖端的實(shí)際應(yīng)力強(qiáng)度因子降低,提高了疲勞裂紋萌生和擴(kuò)展抗力,疲勞裂紋擴(kuò)展路徑較未處理試樣更為曲折,最終斷裂區(qū)韌窩尺寸比未噴丸件更大更深,表明激光噴丸后試樣的塑性有所提升。

采用交流tig焊對(duì)2.0mm厚的變形鎂合金az31b薄板進(jìn)行焊接試驗(yàn),利用掃描電鏡、能譜分析、剪切試驗(yàn)對(duì)焊接接頭的顯微組織、元素分布、斷口形貌、接頭強(qiáng)度等進(jìn)行分析。結(jié)果表明,焊縫區(qū)鎂元素存在一定的氧化燒損,焊縫剪切強(qiáng)度為21mpa,剪切強(qiáng)度值較低,焊縫接頭斷口有明顯的河流花樣,呈現(xiàn)脆性準(zhǔn)解理斷裂形式。

采用變極性等離子方法焊接az31b鎂合金,研究了焊接接頭的微觀組織、元素分布、斷口形貌、接頭強(qiáng)度和硬度等。結(jié)果表明,az31b鎂合金變極性等離子加絲焊接接頭沒(méi)有明顯的熱影響區(qū),焊縫成"v"字形;接頭成形良好,焊縫為細(xì)小的等軸晶,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)大面積區(qū)域偏析,無(wú)脆性相mg17al12,但有al、mn相;焊接過(guò)程鎂元素含量變化導(dǎo)致焊縫中鋁含量的升高,而mn、zn元素含量基本不變;拉伸試驗(yàn)斷裂在熔合區(qū),斷口表現(xiàn)為混合斷裂,沒(méi)有氣孔和裂紋;焊縫硬度大于母材但小于熔合區(qū)硬度,沿熔深方向硬度沒(méi)有明顯變化。

采用德國(guó)進(jìn)口3gnp400st交流縫焊機(jī)對(duì)鎂合金az31b進(jìn)行焊接試驗(yàn),分析了不同焊接電流下熔核區(qū)和熱影響區(qū)微觀組織變化情況,得出鎂合金縫焊焊接接頭組織變化的一般規(guī)律及性能變化情況;觀察和分析了母材和焊接接頭的斷口形貌。

為了研究az31鎂合金的焊接性,對(duì)az31鎂合金板進(jìn)行交流鎢極氬弧(tig)焊.試驗(yàn)采用x-射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、光學(xué)金相顯微鏡對(duì)試樣的焊縫顯微組織進(jìn)行分析,并對(duì)不同焊接電流下的試樣進(jìn)行抗拉強(qiáng)度和硬度測(cè)試.研究發(fā)現(xiàn):隨焊接電流的增加,焊縫成形變差,晶粒逐漸粗化,同時(shí)易產(chǎn)生氣孔和裂紋等缺陷,使接頭性能降低;焊縫區(qū)由基體α-mg和附集于晶界的β-al12mg17兩相組成.結(jié)果表明:焊接電流對(duì)az31鎂合金接頭的熔池形狀及焊接質(zhì)量有顯著的影響.

az31b鎂合金tig焊接接頭疲勞評(píng)定局部法研究 【摘要】基于輕質(zhì)高強(qiáng)及礦產(chǎn)資源豐富的優(yōu)勢(shì),鎂合金已逐漸成為 “陸?？仗臁苯煌ㄟ\(yùn)載裝備中的重要結(jié)構(gòu)材料。這些運(yùn)載裝備都是焊 接結(jié)構(gòu),大部分都承受疲勞載荷的作用,潛在的危害大多是由于焊接 接頭疲勞失效引起的。而目前國(guó)內(nèi)有關(guān)鎂合金疲勞評(píng)定方法的研究還 處于空白階段,因此,研究鎂合金焊接接頭疲勞性能及其評(píng)定方法對(duì) 鎂合金結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用與安全性具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本 文主要采用有限元模擬手段研究az31b鎂合金tig焊接接頭疲勞評(píng)定 局部法中的臨界距離法和臨界面法,并將評(píng)定結(jié)果與疲勞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn) 行對(duì)比分析。通過(guò)疲勞試驗(yàn)分析對(duì)接接頭、橫向十字接頭和縱向十字 接頭三種接頭型式的疲勞性能,觀察不同接頭型式的疲勞斷裂位置, 并通過(guò)掃描電鏡分析其斷裂類(lèi)型；采用臨界距離(cdm)法對(duì)對(duì)接接頭、 橫向十字接頭和縱向

采用交流和直流兩種方法對(duì)az31b鎂合金進(jìn)行了電阻點(diǎn)焊,分析了接頭的組織形態(tài)。結(jié)果顯示,焊點(diǎn)熔核中心為細(xì)小的等軸晶,結(jié)晶后的組織為非平衡凝固產(chǎn)生的遠(yuǎn)離平衡態(tài)的組織,在先共晶α-mg相上析出β-mg17al12離異共晶體;直流點(diǎn)焊中加大電極壓力使得焊點(diǎn)熱影響區(qū)組織形態(tài)由等軸晶轉(zhuǎn)換為樹(shù)枝晶;交流點(diǎn)焊規(guī)范的改變不引起焊點(diǎn)組織形態(tài)的變化,只是影響析出相的數(shù)量

鎂合金az31b釬焊用焊劑及釬焊料——鎂合金az31b釬焊用焊劑及釬焊料

對(duì)活性化焊接(a-tig)方法在鎂合金焊接中的應(yīng)用進(jìn)行了初步的探討。選取tio2作為活性劑,研究了單一活性劑tio2對(duì)鎂合金焊接后微觀組織的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,涂敷單一活性劑tio2可以使焊縫熔深比常規(guī)的tig焊增加2倍。與未涂敷活性劑的焊縫相比,涂敷tio2活性劑可以增大焊接的熔深,減小熔寬。

以zn基釬料對(duì)變形鎂合金az31b進(jìn)行了高頻感應(yīng)釬焊,研究了釬焊接頭的釬縫物相及力學(xué)性能。采用掃描電鏡、x射線衍射儀、x射線能譜分析儀等分析了釬焊接頭的界面組織及釬縫物相,測(cè)試了釬焊接頭的強(qiáng)度及釬縫組織的顯微硬度。結(jié)果表明:釬料與母材發(fā)生界面反應(yīng),在釬縫中生成α-mg,γ-mgzn相。釬焊搭接接頭平均抗剪強(qiáng)度為55mpa,對(duì)接接頭平均抗拉強(qiáng)度為77mpa。接頭的主要斷裂形式為沿晶脆性斷裂,斷裂主要產(chǎn)生在α-mg+γ-mgzn共析體組織處和α-mg基體與α-mg+γ-mgzn共析體組織的界面處。

采用光纖激光焊接az91d鎂合金,借助金相顯微鏡、x射線衍射儀、掃描電鏡、透射電鏡分別對(duì)焊接接頭的微觀組織結(jié)構(gòu)、相組成、斷口形貌進(jìn)行分析。結(jié)果表明:光纖激光焊接az91d鎂合金,能夠得到無(wú)明顯缺陷的焊接接頭,焊縫組織為細(xì)小的柱狀晶組織,接頭熱影響區(qū)小。焊縫組織由過(guò)飽和α-mg固溶體和al2mg相組成,焊縫金屬冷卻速度較快,沒(méi)有β-mg17al12脆性相析出。α-mg晶內(nèi)和晶界上有少量al2mg析出物,且存在大量位錯(cuò)線和位錯(cuò)胞。斷口特征為韌脆混合斷裂形式,有微小裂紋存在。

采用金相顯微鏡、掃描電鏡、硬度計(jì)等測(cè)量方法,觀察分析了鋁鋰合金釬焊前后母材和釬焊接頭的顯微組織變化,通過(guò)分析測(cè)試釬焊接頭的顯微硬度和斷口微區(qū)的化學(xué)成分,研究分析了釬焊接頭強(qiáng)度的變化規(guī)律。結(jié)果表明,焊后母材中的強(qiáng)化相由質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榘鍡l狀;氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下,釬焊接頭未見(jiàn)氣孔、夾雜、裂紋等缺陷,釬焊接頭存在一定的擴(kuò)散區(qū),從而有效地提高了釬焊接頭的強(qiáng)度;無(wú)氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下,釬焊接頭有大量的缺陷存在,這些缺陷的存在嚴(yán)重影響了釬焊接頭的強(qiáng)度。

采用非線性結(jié)構(gòu)分析,并建立熱-結(jié)構(gòu)耦合的有限元單元模型,對(duì)6mm厚az31b鎂合金無(wú)填絲的電子束堆焊溫度場(chǎng)的分布及焊縫形貌進(jìn)行了數(shù)值模擬。焊接熱源采用高斯旋轉(zhuǎn)曲面體熱源,可以較真實(shí)的呈現(xiàn)出電子束焊溫度場(chǎng)變化情況;通過(guò)對(duì)比模擬焊縫形貌與試驗(yàn)所得焊縫形貌表明,該模擬較好地體現(xiàn)出電子束深熔焊所具有的釘子型焊縫的特點(diǎn);熱電耦所測(cè)溫度和模擬溫度場(chǎng)結(jié)果基本一致。

AZ31鎂合金TIG焊橫向十字接頭疲勞性能研究

通過(guò)az31b鎂合金板材高溫拉伸實(shí)驗(yàn),分別討論了成形溫度、應(yīng)變速率以及各向異性對(duì)鎂合金流變的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,溫度越高、應(yīng)變速率越低,鎂合金的塑性越好;取樣方向與軋制方向成45°時(shí),由于在此方位孿生取向因子最大,因而該方向的塑性很高,與0°方向塑性基本相同。對(duì)變形后的鎂合金進(jìn)行金相組織觀察發(fā)現(xiàn),250℃時(shí)鎂合金顯微組織幾乎都是由細(xì)小的等軸晶粒組成,優(yōu)于其他溫度下的顯微組織;結(jié)合溫度對(duì)鎂合金流變的影響,確定鎂合金的最佳溫成形溫度為250℃。依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了兩種硬化本構(gòu)模型,即fields-backofen模型和指數(shù)模型。分別將兩種模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比表明,采用指數(shù)模型能更好的預(yù)測(cè)鎂合金溫成形流變應(yīng)力。

為研究nz30k稀土鎂合金和az31鎂合金的異種材料激光焊接,對(duì)采用co2激光焊成的az31與nz30k異種對(duì)接焊接頭組織和性能進(jìn)行了分析。在激光功率為4～5kw,焊接速度為4m/min時(shí)獲得了成形良好的異種鎂合金焊接接頭。對(duì)獲得的焊接接頭進(jìn)行了接頭組織分析、焊縫區(qū)合金元素分布及析出相的分析及接頭硬度和拉伸性能的測(cè)量。金相觀察發(fā)現(xiàn),異種鎂合金激光焊縫是兩種母材的熔合,在宏觀上兩種母材成分未完全混合在一起,且相應(yīng)成分的組織區(qū)域呈波浪狀?yuàn)A雜態(tài)。x射線衍射(xrd)檢測(cè)顯示焊縫中存在α-mg、mg17al12及mg12nd等相組織。掃描電鏡(sem)觀察進(jìn)一步顯示了焊縫區(qū)存在著不同化學(xué)成分區(qū)域,焊縫晶粒顯著細(xì)化。接頭元素分布情況表明焊縫合金元素的分布由一側(cè)熔合線至另一側(cè)熔合線存在明顯的濃度梯度。焊縫硬度不低于母材硬度;接頭抗拉強(qiáng)度為169mpa,低于兩種母材的抗拉強(qiáng)度。