熱輸入變化對AZ鎂合金TIG焊接接頭組織和力學性能的影響.pdf

1、鎂合金具有比彈性模量大、密度小、比強度高、散熱好、消震性好、承受沖擊載荷能力強等優(yōu)點，在汽車、航空航天和電子信息工業(yè)中有著廣闊的應用前景。然而，由于密排六方的晶體結構，鎂合金在室溫下滑移系少，塑性變形能力低。這些性質(zhì)導致采用塑性成形的加工方法制造鎂合金復雜結構件難度較大。因此，焊接是低成本地制造鎂合金復雜結構件的有效手段。然而，由于鎂合金的低熔點、易燒損、受熱易變性等缺點，鎂合金的焊接工藝長久以來都是工業(yè)界和學術界的研究熱點和難點之一。

2、本文以AZ系列變形鎂合金為研究對象，針對不同厚度的鎂合金板材制定了不同的 TIG焊接工藝，并采用顯微組織分析、拉伸實驗和硬度測試等方法，系統(tǒng)地研究了焊接熱輸入的變化對鎂合金 TIG接頭宏觀形貌、微觀組織和機械性能的影響，揭示了微觀組織演變規(guī)律及其與焊接接頭力學性能之間的關系；并采用SYSWELD模擬軟件進行有限元分析，澄清了雙面TIG焊熱輸入與焊接缺陷的內(nèi)在關系。在實驗事實的基礎上，結合理論分析，得到以下主要結論：
　　裂紋是鎂合

3、金焊接接頭失效的主要原因之一。這通常是由應力集中引起的。在本研究當中，進行了AZ61鎂合金板的雙面 TIG焊接實驗，并且使用了有限元法研究了局部熔透對于焊接接頭中應力裂紋形成的影響。采用掃描電子顯微鏡對焊縫裂紋表面的微觀結構進行了觀察，并采用 SYSWELD軟件對焊接過程中工件的熱歷史和焊后的殘余應力分布進行了模擬。結果表明，在應力集中的條件下，沿晶界分布的共晶化合物β-Mg17Al12的熔化導致了裂紋的產(chǎn)生。該研究對于阻止由共晶化合物

4、β-Mg17Al12熔化導致的應力裂紋的產(chǎn)生具有理論指導意義，尤其是對于鎂合金焊接結構件的生產(chǎn)制造尤為重要。
　　在AZ31鎂合金單面TIG焊接中，采用了活性劑輔助與SiC納米顆粒增強的手段增加焊接熔深。研究了焊接電流變化對 AZ31鎂合金納米顆粒增強 TIG接頭宏觀形貌、微觀結構和機械性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在同樣的焊接參數(shù)下，納米SiC顆粒增強的TIG焊接所得到的AZ31鎂合金焊接接頭的熔深更大，熔池更窄，焊接缺陷更少，且α-M

5、g晶粒也更為細小。當焊接電流增大時，這樣的效果更加明顯。根據(jù)斯托克斯定律，由于馬蘭戈尼流的作用，AZ31鎂合金的納米顆粒增強TIG接焊接過程中，納米SiC顆粒會在液態(tài)金屬流的驅動下運動。最后，當溫度冷卻至室溫，SiC顆粒將會主要分布在液態(tài)金屬流的軌跡上，也就是焊接熔池的中部和底部。SiC納米顆粒的添加增強了AZ31鎂合金納米顆粒增強TIG接焊接接頭的強度，這主要是由于細晶強化和彌散強化造成的。當焊接電流增大時，AZ31鎂合金納米顆粒增強