活性劑對(duì)AZ31鎂合金鎢極氬弧焊和激光焊接接頭微觀組織和力學(xué)性能的影響.pdf

1、本文以AZ31變形鎂合金為研究對(duì)象，通過(guò)調(diào)整不同焊接工藝下的焊接參數(shù)和活性劑的涂覆量，并采用宏觀形貌觀察、顯微組織分析、拉伸實(shí)驗(yàn)和硬度測(cè)試等方法，系統(tǒng)地研究了TiO2和CaF2活性劑的涂覆量對(duì)AZ31鎂合金鎢極氬弧焊接（TIG）接頭宏觀形貌、微觀組織和機(jī)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(xué)性能之間的關(guān)系，并澄清了活性劑的涂覆量與焊接缺陷的內(nèi)在關(guān)系。最后，針對(duì)鎂合金激光焊接能量利用率低的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了一種新型的活性劑激光焊

2、接技術(shù)，分析了三種不同類(lèi)型活性劑對(duì)AZ31鎂合金低功率激光焊接的影響規(guī)律，并討論了活性劑增加焊縫熔深和提高焊接接頭力學(xué)性能的機(jī)理。在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合理論分析，得到以下主要結(jié)論：
　　通過(guò)研究TiO2活性劑涂覆量的變化對(duì)AZ31鎂合金TIG焊接接頭宏觀形貌、微觀組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：TiO2活性劑涂覆量的增加不僅改善了焊縫的表面成形，而且增加了AZ31鎂合金TIG焊接接頭的熔深和深寬比。但是，涂覆過(guò)量的TiO2活性劑

3、卻導(dǎo)致焊縫表面成形質(zhì)量和深寬比降低。隨著TiO2活性劑涂覆量的增加，熔合區(qū)中α-Mg晶粒和β-Mg17Al12金屬間化合物粗化，而β-Mg17Al12相的體積分?jǐn)?shù)減少。當(dāng)TiO2活性劑涂覆量較低時(shí)，由于β-Mg17Al12相的彌散強(qiáng)化作用占主導(dǎo)，焊縫熔合區(qū)的顯微硬度值緩慢降低；然而，當(dāng)TiO2活性劑的涂覆量較高時(shí)，α-Mg晶粒嚴(yán)重粗化，從而使焊縫熔合區(qū)的顯微硬度值急劇降低；焊接接頭的極限抗拉強(qiáng)度先緩慢增加后急劇減小。
　　通過(guò)改變

4、CaF2活性劑的涂覆量，探討了AZ31鎂合金TIG焊接接頭的宏觀形貌、微觀組織、焊接缺陷及其力學(xué)性能的特點(diǎn)。結(jié)果表明：CaF2活性劑涂覆量的增加雖然惡化了焊縫表面成形，卻使得焊縫熔深和深寬比增加。隨著CaF2活性劑涂覆量的增加，熔合區(qū)中α-Mg晶粒和β-Mg17(Al,Zn)12金屬間化合物粗化，而β-Mg17(Al,Zn)12相的體積分?jǐn)?shù)減少。由于CaF2涂層減緩了熔池的凝固速度以及氟離子和氫離子發(fā)生反應(yīng)，焊接接頭的氣孔率和平均氣孔直

5、徑減小。隨著CaF2活性劑涂覆量的增加，焊縫熔合區(qū)中凝固裂紋總長(zhǎng)度先逐漸減小后略微增加。焊接接頭的極限拉伸強(qiáng)度和延伸率隨著CaF2活性劑涂覆量的增加而增大，然而，涂覆過(guò)量的CaF2活性劑導(dǎo)致晶粒的嚴(yán)重粗化以及氧化物夾雜和裂紋的形成，從而使焊接接頭的極限拉伸強(qiáng)度和延伸率急劇減小。
　　針對(duì)鎂合金激光焊接能量利用率較低的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了一種新型的活性激光焊接技術(shù)用來(lái)改善其焊接性。在本研究中，通過(guò)微觀組織觀察、硬度測(cè)試和拉伸測(cè)試研究了三種不

6、同類(lèi)型活性劑（SiO2、TiO2、ZnCl2、CaCl2和CaF2）對(duì)AZ31鎂合金激光焊接接頭微觀組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：三種類(lèi)型活性劑都能明顯改善焊縫表面成形并且提高焊縫的熔深和深寬比，其中氧化物的作用最明顯，實(shí)驗(yàn)中SiO2活性劑能夠增加焊縫熔深200％。此外，涂覆活性劑后，焊縫晶粒未發(fā)生明顯的粗化現(xiàn)象，靠近熔合線(xiàn)附近帶狀區(qū)域的微觀組織從等軸晶逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橹鶢罹?。涂覆活性劑后，焊接接頭的力學(xué)性能（包括極限抗拉強(qiáng)度和硬度）降低。