熱處理對AZ31鎂合金及其焊接接頭組織和力學(xué)性能影響研究.pdf

1、鎂合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料具有密度低比強(qiáng)度和比剛度高阻尼減震效果好熱導(dǎo)率高電磁屏蔽性能佳機(jī)械加工性能好零件尺寸穩(wěn)定和易回收等優(yōu)點在航空航天汽車、電子家用電器等行業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)和廣闊的應(yīng)用前景。焊接作為形成構(gòu)件的重要手段，使得鎂合金在工業(yè)制造領(lǐng)域的應(yīng)用都離不開焊接技術(shù)的支持。但由于鎂合金具有熔點低、線膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)高等特點，使得其在焊接熱循環(huán)作用后易出現(xiàn)氧化、熱影響區(qū)過寬，合金元素的損失等問題，從而難以獲得與母材性能相匹配

2、的焊接接頭。鎂合金焊接接頭熱影響區(qū)域組織一般比較粗大，熱處理可以改善材料的組織和力學(xué)性能，對鎂合金及其焊接接頭進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢詾閿U(kuò)展其應(yīng)用提供必要的理論基礎(chǔ)，因此，本研究熱處理對 AZ31鎂合金及其焊接接頭組織和力學(xué)性能影響具有一定的理論意義和實用價值。
　　論文對2.7mm厚的 AZ31B鎂合金母材及其 TIG焊接接頭進(jìn)行了退火和均勻化處理，采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡對母材和接頭的顯微組織在熱處理過程中的變化進(jìn)行了比較，同時采

3、用 EDS和 XRD分析了母材和焊接接頭在熱處理前后析出相和焊接過程中焊縫區(qū)成分的變化；采用萬能試驗機(jī)對母材和焊接接頭進(jìn)行拉伸試驗，對比和分析了母材和焊接接頭不同熱處理條件下抗拉強(qiáng)度和伸長率的變化；對拉伸斷口形貌及斷裂機(jī)理進(jìn)行了分析，同時研究了母材和焊接接頭在熱處理前后硬度的變化規(guī)律。
　　結(jié)果表明，鎂合金母材的晶粒粗大且大小分布不均，焊縫區(qū)晶粒表面有大量析出物，晶界模糊不清；在退火和均勻化處理過程中，焊縫區(qū)的析出物逐漸溶于基體，

4、母材和焊縫區(qū)的晶粒發(fā)生再結(jié)晶，新生成的小晶粒逐漸長大吞噬較大的晶粒；在400℃退火1h后，母材和焊縫區(qū)的晶粒都變得均勻細(xì)小，焊縫區(qū)的鑄態(tài)組織相比母材更加均勻細(xì)??；當(dāng)退火溫度升高到450℃時，退火1h后焊縫區(qū)和母材區(qū)域晶粒急劇長大，組織變得不均勻。通過對焊縫區(qū)析出物進(jìn)行 EDS和 XRD分析可知，在光學(xué)顯微鏡下顯示為黑色的析出物而在掃描電鏡下為亮白色的粗大顆粒物為由過飽和的金屬原子富集而成，在焊縫區(qū)和母材并未發(fā)現(xiàn)低熔點共晶化合物 Mg17

5、Al12，隨著退火溫度的升高，粗大的金屬原子富集顆粒逐漸溶于基體。
　　對鎂合金母材拉伸試驗結(jié)果表明，熱處理對鎂合金母材性能影響不大，抗拉強(qiáng)度和伸長率變化不明顯；試驗顯示，熱處理顯著改善了焊接接頭的性能，當(dāng)退火溫度從200℃升高到400℃時，抗拉強(qiáng)度和伸長率都逐漸提高，在400℃退火1h后，抗拉強(qiáng)度和伸長率達(dá)到最大值，當(dāng)退火溫度升高到450℃時，抗拉強(qiáng)度和伸長率急劇下降。當(dāng)對焊接接頭進(jìn)行不同溫度相同時間的均勻化處理后接頭的拉伸性能

6、發(fā)現(xiàn)同樣的規(guī)律，當(dāng)焊接接頭從250℃均勻化處理10h到400℃均勻化處理10h范圍內(nèi)，接頭的抗拉強(qiáng)度和身材率顯著提高。而當(dāng)均勻化溫度升高到450℃時，抗拉強(qiáng)度和伸長率都急劇下降。
　　對鎂合金焊接接頭的拉伸斷口分析結(jié)果表明，當(dāng)退火溫度在250℃退火1h或者在250℃均勻化處理10h后，拉伸斷口有較小的層面狀結(jié)構(gòu)，為典型的脆性斷裂面，與對應(yīng)的伸長率相互印證；當(dāng)退火溫度為400℃退火1h或400℃均勻化處理10h后，拉伸斷口出現(xiàn)大小不