AZ系列鎂合金攪拌摩擦點焊的研究.pdf

1、本文以AZ31變形鎂合金為研究對象，通過采用宏觀形貌觀察、顯微組織分析、拉伸實驗和硬度測試等方法，系統(tǒng)地研究了攪拌針直徑、下壓量、搭接方式及焊后熱處理對AZ31鎂合金攪拌摩擦點焊(FSSW)接頭宏觀形貌、微觀組織和機械性能的影響，揭示了微觀組織演變規(guī)律及其與焊接接頭力學性能之間的關系。在實驗事實的基礎上，結合理論分析，得到以下主要結論：
　　 研究攪拌針直徑對AZ31鎂合金攪拌摩擦點焊接頭微觀組織和力學性能的影響。結果表明：由于

2、攪拌針直徑增加會增強焊接過程中的攪拌作用并提高焊接溫度，促進了界面反應，因此攪拌摩擦點焊接頭的鉤形曲面的高度和寬度隨著攪拌針直徑的增加而增加。焊接熱輸入隨著攪拌針直徑的增加而增加，從而導致焊核區(qū)、熱機影響區(qū)和熱影響的晶粒粗化，顯微硬度下降。焊接接頭鉤形曲面的高度和寬度決定著接頭的抗剪切力，因此攪拌摩擦點焊接頭的剪切拉伸力隨著攪拌針直徑的增加而增加。
　　 研究下壓量對AZ31鎂合金攪拌摩擦點焊接頭宏觀形貌、微觀組織和焊接性能的影

3、響。結果表明：焊接熱輸入、焊接接頭鉤形曲面的寬度和晶粒尺寸隨著下壓量的增加而增加。下壓量增加，焊核區(qū)的等軸晶更加均勻。當下壓量較小時，熱機影響區(qū)主要受摩擦擠壓作用的影響，晶粒小而均勻；當下壓量較高時，熱機影響區(qū)主要受熱循環(huán)作用的影響，晶粒粗化且不規(guī)則。熱影響區(qū)僅受熱循環(huán)的作用，因此晶粒逐漸粗化。隨著下壓量的增加，焊核區(qū)、熱機影響區(qū)和熱影響區(qū)的顯微硬度都呈現(xiàn)降低趨勢。攪拌摩擦點焊接頭的剪切拉伸力隨著下壓量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。當下

4、壓量為0.8mm時，焊接接頭的剪切拉伸力最大。當下壓量達到1.0mm時，焊接接頭出現(xiàn)了Liquid Penetration Induced Cracking(LPI裂紋)，導致剪切拉伸力降低。
　　 研究搭接方式對AZ31鎂合金攪拌摩擦點焊接頭微觀組織和力學性能的影響。結果表明：毗鄰攪拌針的焊核區(qū)組織主要由搭接試樣的上板構成。所有搭接試樣中，AZ61同種鎂合金焊接時的焊接接頭鉤形曲面的寬度、剪切拉伸力和焊核區(qū)的顯微硬度最高。AZ

5、31與AZ61異種鎂合金焊接時，曲面縱向段出現(xiàn)了不規(guī)則變形，而當AZ61鎂合金為上板時，焊核區(qū)的顯微硬度較高。此外，通過縱向方向的硬度測試發(fā)現(xiàn)，焊接接頭焊核區(qū)的顯微硬度先增加，后急劇下降。
　　 研究焊后熱處理對AZ31鎂合金攪拌摩擦點焊接頭微觀組織和力學性能的影響。結果表明：當熱處理溫度為200℃時，毗鄰攪拌針的焊核區(qū)晶粒開始長大且匙孔壁區(qū)域的晶粒明顯粗化，熱機影響區(qū)出現(xiàn)再結晶晶粒但并未長大。當熱處理溫度為250℃時，毗鄰攪拌