鎂基復(fù)合材料激光焊焊接接頭組織與力學(xué)性能的研究.pdf

1、本文對(duì)1.5mm厚的 SiCp/ZC71鎂基復(fù)合材料進(jìn)行了 Nd:YAG激光焊接工藝和接頭組織性能研究，運(yùn)用掃描電鏡、EDS能譜儀等微觀分析手段對(duì)鎂基復(fù)合材料焊接接頭組織進(jìn)行了微觀分析，并結(jié)合 X射線衍射對(duì)其焊縫相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，同時(shí)用電子拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)、MH-3型顯微硬度儀進(jìn)行顯微硬度的測(cè)試。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明：激光功率、掃描速度等工藝參數(shù)都對(duì) SiCp/ZC71鎂基復(fù)合材料焊縫成形和力學(xué)性能有較大的影響。當(dāng)焊接功率

2、 p=350W，掃描速度 v=350 mm/min，激光脈沖頻率：f=60Hz時(shí)，可以得到成形較好的焊縫，焊縫連續(xù)、完全熔透、呈魚鱗狀、接頭變形小，接頭強(qiáng)度可達(dá)最高80.6MPa。
　　接頭的微觀組織分析表明：SiCp/ZC71鎂基復(fù)合材料接頭區(qū)域的熱影響區(qū)由于激光焊接快速加熱冷卻不明顯，微米尺寸的 SiC顆粒分布均勻，小尺寸白色的 CuMgZn顆粒變得更加細(xì)小。激光焊接接頭的抗拉強(qiáng)度由于焊縫凝固微米尺寸空隙（尤其是 SiC和基體

3、鎂合金之間）和裂紋、氣孔等缺陷原因相對(duì)母材較低，斷裂發(fā)生在焊縫區(qū)域，斷口呈解理脆性斷裂。能譜成分試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鎂鋅含量沿焊縫表面向下逐漸增加，硅含量沿焊縫表面向下逐漸減少。焊接區(qū)域顯微硬度高于母材。X射線衍射表明焊縫區(qū)域主要相組成為α-Mg相，SiC和CuMgZn。
　　填料鋁粉激光焊試驗(yàn)表明：雖然粉可以保護(hù)熔池，減少焊接過(guò)程中鎂的蒸發(fā)，細(xì)化晶粒，但研究發(fā)現(xiàn)，由于激光快速加熱冷鋁粉不能在焊接過(guò)程中充分?jǐn)U散，對(duì)提高焊縫性能幫助不大，同時(shí)也

4、加大了工藝上的復(fù)雜性。
　　試驗(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)：SiCp/ZC71鎂基復(fù)合材料激光焊接時(shí)存在的主要缺陷是氣孔和裂紋，氣孔產(chǎn)生的原因主要是在焊接過(guò)程中由于氫元素在鎂中的溶解度急劇下降導(dǎo)致氫的大量析出和工藝參數(shù)不合理；SiCp/ZC71鎂基復(fù)合材料焊接中產(chǎn)生的裂紋主要是 SiC顆粒和基體鎂合金性能差距大，容易產(chǎn)生熱應(yīng)力。另一方面主要與鎂合金中存在的低熔點(diǎn)共晶體有關(guān)。只要選擇合適的工藝，采用有效的焊前、焊后處理措施，這些缺陷是可以避免或減少的