壓鑄鎂合金熔化焊接氣孔的形成機(jī)理及消除措施.pdf

1、由于壓鑄鎂合金材料本身的性質(zhì)和熔化焊接工藝的特點(diǎn),壓鑄鎂合金熔化焊接氣孔問題嚴(yán)重。因此,在工程領(lǐng)域通常認(rèn)為壓鑄鎂合金不宜進(jìn)行熔化焊接,這在一定程度上限制了鎂合金壓鑄件的焊接連接及表面缺陷焊接修復(fù)技術(shù)的發(fā)展。針對(duì)上述問題,本文以壓鑄鎂合金為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行鎢極氬弧(TIG)自熔焊和填絲焊實(shí)驗(yàn)。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、粒徑分析軟件Nano measurer1.2、X射線能譜儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)等方法研究了焊縫中不同區(qū)

2、域氣孔的形貌、分布特征及其形成機(jī)制,探討了減少/消除壓鑄鎂合金熔化焊接氣孔的措施。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①壓鑄鎂合金鎢極氬弧焊焊接氣孔主要集中在焊縫近表面和熔合線附近,焊縫中心氣孔相對(duì)較少。隨著焊接電流的增大,焊接接頭的凸起面積、熔化區(qū)面積、氣孔率均不斷增加。焊縫中的氣孔主要遺傳于母材中的氣體,其中以 N2為主,H為輔。前者主要遺傳于母材壓鑄過(guò)程卷入的空氣,后者主要遺傳于母材中的原子氫和分子氫。大尺寸氣孔主要為氮?dú)饪?小尺寸氣

3、孔應(yīng)該主要為氫致氣孔。②根據(jù)氣孔形貌和分布特征,將氣孔分為焊縫近表面氣孔、焊縫中心區(qū)氣孔和半熔化區(qū)氣孔。焊縫近表面氣孔主要是氫致氣孔,H主要來(lái)源于母材,少部分來(lái)自空氣或保護(hù)氣體中的水分;在焊縫中心,氣泡受到向上的流體力和浮力作用,上浮速度較快,氣孔問題并不嚴(yán)重;在半熔化區(qū),氣泡的上浮受到樹枝晶、未熔化固體顆粒以及流體力的阻礙,加上該區(qū)域金屬液粘度大,大大增加了氣泡上浮逸出的難度,導(dǎo)致氣泡滯留在半熔化區(qū),形成大量的氣孔。③采用含氣量低的擠

4、壓態(tài)AZ61焊絲作為填充材料,對(duì)熔池中的氣體進(jìn)行“稀釋”,能夠較明顯地降低焊接接頭的氣孔率,減小熔合區(qū)粗大氣孔的尺寸和數(shù)量,改變氣孔的分布特征,但不能從根本上解決焊縫氣孔問題。④填加含Zr元素鎂合金焊絲焊縫氣孔比填加與母材同質(zhì)的擠壓態(tài)AM60焊絲焊縫氣孔要少,但氣孔傾向未能得到顯著改善,這是因?yàn)閆r能與H反應(yīng)生成不可逆的ZrH2化合物,雖能減少氫氣孔的產(chǎn)生,但對(duì)氮?dú)饪谉o(wú)效。與填加擠壓態(tài)AZ61鎂合金焊絲相比,填加含有富Nd混合稀土AZ6