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射線衍射對其焊縫相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，同時用電子拉伸試驗機(jī)進(jìn)行力學(xué)性能試驗、MH-3型顯微硬度儀進(jìn)行顯微硬度的測試。
　　試驗結(jié)果表明：激光功率、掃描速度等工藝參數(shù)都對 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，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表明：雖然粉可以保護(hù)熔池，減少焊接過程中鎂的蒸發(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程中充分?jǐn)U散，對提高焊縫性能幫助不大，同時也

4、加大了工藝上的復(fù)雜性。
　　試驗過程發(fā)現(xiàn)：SiCp/ZC71鎂基復(fù)合材料激光焊接時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