局部軋制及熱處理對AZ系鎂合金焊接組織與性能的影響研究.pdf

1、鎂合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有比強度高，減震性、電磁屏蔽性強，易切削加工、易回收等優(yōu)點，在汽車、電子、航空航天和國防軍工領域具有較大的應用潛力。然而，鎂合金的熔沸點、燃點都比較低，化學性質(zhì)活潑，焊接過程中容易出現(xiàn)氣孔、粗晶等問題，特別是焊接組織與母材組織之間的顯著差異，導致鎂合金焊接接頭的力學性能普遍較差，與母材相差甚遠，嚴重限制了鎂合金的發(fā)展與應用。本文針對此問題，分別以雙面TIG焊的AZ31鎂合金和AZ80鎂合金為研究對象，對其

2、進行焊后加工，主要包括余高軋制和熱處理。通過實驗結(jié)合模擬的方式，分析了焊縫余高軋制工藝的變形特點，研究了不可熱處理強化的AZ31鎂合金和可熱處理強化的AZ80鎂合金，在焊后處理過程中的顯微組織、焊接氣孔以力學性能演化特點，以及強化機理。主要研究結(jié)論如下：
　?、倌M結(jié)果顯示，余高軋制過程中，焊接板材上的應變分布并不均勻，分為咬入?yún)^(qū)、穩(wěn)定變形區(qū)和板材離輥區(qū)，應變分布與軋制壓下量緊密相關(guān)。余高軋制不僅使焊縫區(qū)發(fā)生變形，還會使焊縫周邊區(qū)

3、域發(fā)生間接變形，對變形區(qū)實現(xiàn)形變強化，熱變形時還會激發(fā)動態(tài)再結(jié)晶，細化組織。
　　② AZ31鎂合金焊接接頭的抗拉強度和延伸率，都隨著余高軋制壓下量的增加而顯著升高。當壓下量達到一定值時，拉伸斷裂位置由焊縫轉(zhuǎn)移至母材，此時焊接接頭的拉伸性能幾乎與母材相同。焊接區(qū)的局部形變強化是AZ31鎂合金余高軋制過程中的最主要強化機制，室溫軋制即可大幅提升AZ31焊接接頭的力學性能，但是軋制壓下量超過20％后焊縫區(qū)容易開裂。變形溫度升高，可顯著

4、提升焊接接頭的塑性，降低焊縫軋制開裂傾向，但同時會削弱形變強化效果，需要更大的變形量才能使焊縫區(qū)的強度高于母材，從而使斷裂位置轉(zhuǎn)移。
　?、?AZ80鎂合金經(jīng)過TIG焊后，焊縫區(qū)產(chǎn)生大量Mg17Al12相，會在后續(xù)的余高軋制過程中增強形變硬化效果，影響再結(jié)晶行為，而熱影響區(qū)的第二相溶解，失去了Mg17Al12相對晶界的釘扎作用，晶粒在后續(xù)固溶處理過程中很容易發(fā)生異常長大，導致該區(qū)域強度降低。合理的復合處理工藝，可在提高焊縫區(qū)強度的

5、同時有效緩解熱影響區(qū)晶粒長大，充分改善鎂合金焊接接頭的組織性能。
　?、茕X含量較高的AZ80鎂合金在焊接過程中更容易產(chǎn)生氣孔，余高軋制工藝可有效消除焊縫中的氣孔。隨著軋制壓下量的增加，氣孔逐漸閉合。軋制溫度偏低時，可能會在氣孔周圍產(chǎn)生裂紋，不利于焊接接頭的力學性能，軋制溫度升高可提高鎂合金塑性，避免裂紋的出現(xiàn)。
　?、?AZ80鎂合金的變形抗力較大，在低于300℃進行余高軋制時焊縫很容易開裂，軋制過程難以進行。在合理的軋制溫

6、度范圍內(nèi)，AZ80焊接接頭的綜合力學性能隨著軋制壓下量的增加而顯著升高，主要強化機制為形變強化、細晶強化以及焊縫中氣孔的閉合，幾種強化機制在350℃左右得到最好的配合。
　?、?AZ80焊接接頭在余高軋制后進行時效的過程中，Mg17Al12相在孿晶界、孿晶內(nèi)外、變形區(qū)和未變形區(qū)的析出形貌、尺寸與分布都存在差異。采用余高軋制與熱處理相結(jié)合的焊后復合處理，可以控制各個區(qū)域的顯微組織，從而影響焊接接頭的力學性能。存在焊接氣孔的AZ80焊