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)，開發(fā)了一種新型的活性激光焊接技術(shù)用來改善其焊接性。在本研究中，通過微觀組織觀察、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。