Mg-Nd-Zn-Zr稀土鎂合金攪拌摩擦焊接頭組織和性能研究.pdf

1、隨著鎂合金在航空航天、汽車、電子、醫(yī)藥化工等行業(yè)的廣泛應(yīng)用，如何提高其性能是很多學(xué)者研究的熱點。稀土鎂合金應(yīng)運而生，以其獨特的優(yōu)點引起了人們的關(guān)注，而目前對于其焊接方法的研究較少。本文主要研究了NZ20K稀土鎂合金的攪拌摩擦焊接工藝及不同的熱處理工藝對接頭組織演變和性能的影響規(guī)律，為稀土鎂合金的應(yīng)用奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
　　本文通過改變焊接速度和旋轉(zhuǎn)速度研究了NZ20K稀土鎂合金的攪拌摩擦焊工藝。通過接頭各區(qū)域微觀組織的觀察、分

2、析以及接頭力學(xué)性能的測試，揭示了工藝參數(shù)、接頭組織與性能之間的關(guān)系；同時采用不同的熱處理參數(shù)對接頭進行熱處理，利用透射電鏡觀察分析了焊縫典型時效處理后的組織，并對不同熱處理后的焊接接頭力學(xué)性能進行了測試，揭示焊縫中稀土析出相的時效析出過程及對焊接接頭的強化機制。
　　研究結(jié)果表明：當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度為1100r/min-1300r/min，焊接速度為100 mm/min-150 mm/min時，可得到成形良好、無缺陷的焊接接頭。由于N d

3、元素的細(xì)化晶粒作用，接頭焊核區(qū)的晶粒非常細(xì)小，且均勻分布著一些第二相顆粒。經(jīng) X RD試驗可知此第二相粒子為Mg12Nd。當(dāng)焊接參數(shù)為1300r/min和120mm/min時，接頭室溫下的抗拉強度最高為156MPa，達到母材的75％，延伸率為4.33%，斷口呈現(xiàn)脆性斷裂特征。在200℃條件下，接頭的抗拉強度也達到137MPa，只比室溫下降了12%；而AZ31鎂合金接頭200℃下的抗拉強度只有100MPa，與室溫相比下降了44%，表明NZ

4、20K稀土鎂合金的高溫性能很好。這是由于稀土共晶相 Mg12Nd在200℃的高溫下，熱穩(wěn)定性好，晶粒和晶界中的 Mg12Nd稀土相能夠鎖定晶界，減少晶界限滑移和位錯滑移，從而明顯改善接頭的高溫強度，高溫下接頭的塑性明顯提高。NZ20K稀土鎂合金和AZ31鎂合金焊接接頭的顯微硬度分布均呈倒“V”型，硬度相差不大。焊核區(qū)硬度最高，熱機械影響區(qū)和熱影響區(qū)硬度均有所下降，硬度最低區(qū)域為熱機械影響區(qū)和熱影響區(qū)的交界處。
　　NZ20K稀土鎂