鋁-鎂異種合金攪拌摩擦焊工藝試驗(yàn)研究.pdf

1、本論文針對(duì)面心立方結(jié)構(gòu)鋁合金與密排六方結(jié)構(gòu)鎂合金異種材料焊接難題，開(kāi)展了鋁/鎂異種合金的攪拌摩擦焊接工藝研究。分別進(jìn)行6061鋁合金、AZ31B鎂合金的同種金屬攪拌摩擦焊試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展鋁/鎂異種合金攪拌摩擦焊工藝試驗(yàn)，設(shè)計(jì)了異種材料的不同搭接和對(duì)接接頭形式，并根據(jù)異種材料焊接的特征設(shè)計(jì)了專用攪拌頭，開(kāi)展了不同工藝參數(shù)下焊縫成形研究，并進(jìn)行力學(xué)性能、組織成分和斷口顯微形貌分析。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，自身同種合金攪拌摩擦焊時(shí)，鋁

2、合金的焊接性優(yōu)于鎂合金的焊接性。鋁合金攪拌摩擦焊焊縫成形較好，焊接工藝參數(shù)范圍較寬，在焊接速度60mm/min～220mm/min、攪拌頭轉(zhuǎn)速650r/min～1200r/min范圍內(nèi)均能夠良好成形。鎂合金塑性差且焊接過(guò)程中粘黏攪拌頭嚴(yán)重，工藝參數(shù)范圍較窄，可成形工藝參數(shù)范圍為焊速55mm/min～70mm/min，轉(zhuǎn)速900r/min～1200r/min。
　　鋁/鎂異種合金搭接時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果顯示鎂置于上層更有利于焊縫成形，設(shè)計(jì)的

3、Z型接頭抗拉強(qiáng)度隨焊速的增加出現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，當(dāng)焊接參數(shù)為60mm/min時(shí)拉伸強(qiáng)度最大為56.3MPa，斷口顯微形貌表明其為脆性斷裂。XRD物相分析則發(fā)現(xiàn)接頭出存在鋁鎂金屬間化合物A12Mg17和Al3Mg2。焊核區(qū)和熱機(jī)影響區(qū)晶粒均細(xì)化，由于強(qiáng)化相Mg2Si的減少，硬度值相對(duì)母材明顯降低。
　　鋁/鎂異種合金對(duì)接時(shí)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)同時(shí)降低轉(zhuǎn)速和焊速能有效改善焊縫成形，抗拉強(qiáng)度最大可達(dá)47MPa，當(dāng)添加中間鋅夾層和銅夾層后，接頭抗拉

4、強(qiáng)度進(jìn)一步提高，分別達(dá)到63MPa和77MPa，相對(duì)無(wú)夾層最大提高了63.8％。SEM斷口掃描證明對(duì)接接頭斷裂均為脆性斷裂。分析接頭EDS線掃描和焊縫XRD物相數(shù)據(jù)可知，無(wú)夾層對(duì)接接頭處存在大量A12Mg17和Al3Mg2脆性相，夾鋅對(duì)接接頭除有A12Mg17外還存在Mg2Zn11等化合物，夾銅對(duì)接接頭主要存在化合物Al2Cu3等。焊核區(qū)和熱機(jī)影響區(qū)晶粒均細(xì)化，由于強(qiáng)化相Mg2Si的減少，硬度值相對(duì)母材明顯降低。
　　研究發(fā)現(xiàn)了鋁