6mm厚AZ31B镁合金板电子束焊接实验和数值模拟

对镁合金板材轧制过程的热量变化方程进行推导,并用有限元方法分析此热力耦合过程,并对仿真结果进行实验验证。结果表明:板材在轧制过程中有较大的温度变化,轧制过程板料的温度变化主要是由变形产热、摩擦生热和板料-轧辊热传导、以及与环境的传热情况决定,并且受板和轧辊间温度差的影响;随着板温度的下降,轧制力和等效应力线性增加,最大轧制力是最小轧制力的3倍;当温度降到210℃,等效应力达到160mpa时,板料出现边裂缺陷,达到轧制成型极限;板料较佳轧制温度应高于210℃。

AZ31B镁合金点焊接头的断口特征和耐蚀性分析

AZ31B镁合金TIG焊焊接接头的疲劳性能

铝合金因其良好的性能在航空航天、交通工具、机械制造等领获得了广泛应用,其焊接性限制了铝合金的进一步应用和发展。电子束焊因其熔透性高、接头性能优良等优点成为铝合金焊接的重要方法之一。简述了电子束焊接的基本原理和特点,综述了铝合金电子束焊在工艺、接头组织性能、接头缺陷预测和有限元数值模拟技术等方面的研究工作,展望了铝合金电子束焊接的发展方向,对于今后系统开展铝合金电子束焊接具有一定的参考。

规范参数对AZ31B镁合金点焊接头组织和性能的影响

太原理工大学 硕士学位论文 az31b镁合金焊接接头疲劳性能改善方法研究 姓名：张兰 申请学位级别：硕士 专业：材料加工工程 指导教师：王文先 20100501 太原理工大学硕士研究生学位论文 i az31b镁合金焊接接头疲劳性能改善方法研究 摘要 镁合金具有轻质高强，资源丰富，易于回收等一系列优点，被誉为“21 世纪绿色金属结构材料”。发展复杂的大型镁合金结构，焊接技术是最为重 要、快捷的加工方法之一，也是突破镁合金广泛应用瓶颈的重要手段。然 而，统计资料表明，70%~90%的焊接结构失效是由于焊接接头的疲劳断裂 造成。因此，研究镁合金焊接接头的疲劳性能及改善方法具有重要的理论 意义和实际价值。 本文对az31b镁合金对接和十字两种接头型式的焊接试件的疲劳性能 进行了研究。az31b镁合金对接接头的试验中值s-n曲线为 lgn=

采用与母材同质的焊丝对az31b镁合金板材进行手工钨极氩弧焊,利用专门设计的模具对镁合金熔焊接头进行423k弯曲变形试验,通过光学显微镜、扫描电镜及拉伸试验机等手段,研究了弯曲前、后的az31b镁合金熔焊接头的微观组织及力学性能。结果表明:az31b镁合金熔焊接头经423k弯曲变形后,焊缝区和热影响区都出现了一定的孪晶,接头热影响区铸态枝晶组织转变为细小的孪晶组织,孪生成为接头主要的变形机制;焊缝近表面处孪晶密度比中部密度大,焊缝及热影响区晶粒明显得到细化;接头抗拉强度由原先的178mpa增加至216mpa,伸长率由7%提高到9%。

以al基钎料对变形镁合金az31b进行了高频感应钎焊,研究了变形镁合金az31b钎焊接头的钎缝物相和力学性能。采用扫描电镜、x射线衍射仪、x射线能谱分析仪等分析了接头的界面组织及钎缝生成相,测试了接头的抗拉强度及界面生成相的显微硬度。结果表明:钎缝中钎料与母材发生界面反应生成α-mg,-βmg17(al,zn)12相。钎焊搭接接头平均剪切强度为27mpa,对接接头平均抗拉强度为42mpa。对接接头断口的主要断裂形式为沿晶脆性断裂,断裂主要产生在-βmg17(al,zn)12硬脆相处。

特种焊接设备使用与维护 1 12mm板厚q345真空电子束焊接工艺 一、母材技术状况 1、母材的选择：母材选用尺寸为300mm×100mm×12mm的q345试件二块。 其交货状态为热轧。 2、q345是一种低合金高强度结构钢。q代表的是这种材质的屈服强度，后 面的345，就是指这种材质的屈服值，在345mpa左右。广泛应用于建筑，桥梁、 车辆、船舶、压力容器等。q345综合力学性能良好，低温性能尚可，塑性和焊 接性良好，用做中低压容器、油罐、车辆、起重机、矿山机械、电站、桥梁等承 受动载荷的结构、机械零件、建筑结构、一般金属结构件，热轧或正火状态使用， 可用于-40℃以下寒冷地区的各种结构。q345化学成分见表1所示。 表1q345化学成分w(%) 钢号化学成分w（%） q345 cmnsispvnbti ≤0.201.00

为了连接变形镁合金az31b,以al基钎料对变形镁合金az31b进行高频感应钎焊。采用扫描电镜、x射线衍射仪、x射线能谱等分析钎焊接头的显微组织及钎缝物相,测试钎焊接头的力学性能及显微硬度。结果表明:在钎焊过程中熔融的al基钎料与固态的az31b母材发生强烈的合金化作用,原始钎料中均一的mg32(al,zn)49相在钎焊后完全消失,同时在钎缝中生成α-mg、β-mg17(al,zn)12相。钎焊搭接接头的平均抗剪强度达到44mpa,对接接头的平均抗拉强度达到71mpa。接头的断裂形式为沿晶脆性断裂,断裂产生在β-mg17(al,zn)12硬脆相处。

采用变极性等离子方法焊接az31b镁合金,研究了焊接接头的微观组织、元素分布、断口形貌、接头强度和硬度等。结果表明,az31b镁合金变极性等离子加丝焊接接头没有明显的热影响区,焊缝成"v"字形;接头成形良好,焊缝为细小的等轴晶,没有发现大面积区域偏析,无脆性相mg17al12,但有al、mn相;焊接过程镁元素含量变化导致焊缝中铝含量的升高,而mn、zn元素含量基本不变;拉伸试验断裂在熔合区,断口表现为混合断裂,没有气孔和裂纹;焊缝硬度大于母材但小于熔合区硬度,沿熔深方向硬度没有明显变化。

镁合金az31b钎焊用焊剂及钎焊料——镁合金az31b钎焊用焊剂及钎焊料

通过az31b镁合金板材高温拉伸实验,分别讨论了成形温度、应变速率以及各向异性对镁合金流变的影响。实验结果表明,温度越高、应变速率越低,镁合金的塑性越好;取样方向与轧制方向成45°时,由于在此方位孪生取向因子最大,因而该方向的塑性很高,与0°方向塑性基本相同。对变形后的镁合金进行金相组织观察发现,250℃时镁合金显微组织几乎都是由细小的等轴晶粒组成,优于其他温度下的显微组织;结合温度对镁合金流变的影响,确定镁合金的最佳温成形温度为250℃。依据实验数据建立了两种硬化本构模型,即fields-backofen模型和指数模型。分别将两种模型预测结果与实验数据对比表明,采用指数模型能更好的预测镁合金温成形流变应力。

采用交流tig焊对2.0mm厚的变形镁合金az31b薄板进行焊接试验,利用扫描电镜、能谱分析、剪切试验对焊接接头的显微组织、元素分布、断口形貌、接头强度等进行分析。结果表明,焊缝区镁元素存在一定的氧化烧损,焊缝剪切强度为21mpa,剪切强度值较低,焊缝接头断口有明显的河流花样,呈现脆性准解理断裂形式。

在镁合金az31b表面通过预镀锌处理后采用无机熔盐电沉积铝锰合金.使用sem、edx和xrd分析镀层的表面形貌、成分和组织,采用动电位极化曲线及表面显微硬度测量考察了镀层对镁合金耐蚀耐磨性的影响。结果表明,熔盐成分、电流密度和熔体温度等典型工艺参数对铝锰合金镀层的形貌、成分和组织都具有重要的影响,进而影响了镀层的耐蚀性。镁合金电镀铝锰合金后,腐蚀电位有很大的提高,而腐蚀电流密度大幅度的下降;同时铝锰合金镀层表现出很高的硬度,显著的提高了镁合金的耐蚀耐磨性。

利用电子束焊接方法,焊接厚6mm的ta12钛合金板材。通过拉伸实验、持久实验和疲劳实验对焊接接头的力学性能进行研究,同时对疲劳断口进行分析。结果表明:在室温和550℃时,焊接接头强度与母材相当;在室温时,焊接接头的塑性与母材存在明显差异,焊接接头的延伸率与母材相比有所下降;而在550℃时,焊接接头塑性与母材相当或略大。疲劳断裂位置位于靠近熔合线附近的焊缝区域,裂纹源处于试样亚表面处;焊缝中存在气孔缺陷,但没有观察到由气孔形成的裂纹源;在疲劳实验过程中气孔起加速裂纹扩展的作用,气孔越靠近表面对疲劳性能的影响越大。

针对az31镁合金材料,研究了在a-tig焊中单一成分的活性剂对焊缝成形的影响。试验结果表明,与无活性剂的焊缝相比,活性剂tio2、sio2、cr2o3、cdcl2和cacl2能够有效地增加镁合金焊缝的熔深和深宽比。镁合金涂敷活性剂cdcl2后焊缝接头的微观组织与未涂敷时焊缝接头的微观组织没有明显区别,只是前者热影响区稍宽。未涂敷活性剂和涂敷cdcl2的试样硬度值分布相差不大。在az31镁合金的焊接中,活性剂cdcl2的作用效果最好。

阀门阀体模拟件的电子束焊接

首先对50mm厚ta15钛合金平板分别采用堆焊和对焊两种方法进行电子束焊接,然后采用盲孔法测量了热处理和未热处理情况下焊接试件残余应力的分布情况.测量发现,对接焊和堆焊试件上表面纵向应力在焊缝和热影响区呈现较大的拉应力,且对接焊试件的纵向应力大于堆焊试件;上表面横向残余应力幅值较低,且整体呈现压应力分布.下表面的横纵应力整体上为压应力,且横纵应力的分布和大小非常接近.结果表明,热处理工艺造成各试板的横纵应力趋于一致,整个试板上的应力趋于均匀化,且堆焊试件的均匀化程度更明显.

az31b镁合金tig焊接接头疲劳评定局部法研究 【摘要】基于轻质高强及矿产资源丰富的优势,镁合金已逐渐成为 “陆海空天”交通运载装备中的重要结构材料。这些运载装备都是焊 接结构,大部分都承受疲劳载荷的作用,潜在的危害大多是由于焊接 接头疲劳失效引起的。而目前国内有关镁合金疲劳评定方法的研究还 处于空白阶段,因此,研究镁合金焊接接头疲劳性能及其评定方法对 镁合金结构的广泛应用与安全性具有重要的理论意义和实用价值。本 文主要采用有限元模拟手段研究az31b镁合金tig焊接接头疲劳评定 局部法中的临界距离法和临界面法,并将评定结果与疲劳试验结果进 行对比分析。通过疲劳试验分析对接接头、横向十字接头和纵向十字 接头三种接头型式的疲劳性能,观察不同接头型式的疲劳断裂位置, 并通过扫描电镜分析其断裂类型；采用临界距离(cdm)法对对接接头、 横向十字接头和纵向

通过对tc4-dt钛合金焊接接头显微组织的观察和疲劳断裂过程的原位观测,分析了焊接接头的显微组织特征,研究了焊接接头的疲劳裂纹萌生与扩展行为。结果表明:tc4-dt焊接接头疲劳断裂于母材区,疲劳裂纹萌生于试样的边缘,裂纹既可以沿着初生α相扩展又能直接切过初生α相扩展,裂纹的萌生寿命占整个疲劳寿命的比例较大,裂纹的扩展寿命很短。

采用单边缺口试样，用扫描电镜观察了tc4-dt钛合金母材及电子束焊接接头焊缝区与热影响区的疲劳断口，分别分析了疲劳裂纹起裂源、扩展区及瞬断区的断口形貌特征。结果表明，疲劳裂纹均起裂于试样缺口根部，并由试样的一侧扩展到另一侧，裂纹扩展初期均沿一定的结晶面扩展，属于脆性穿晶断裂；母材和热影响区的瞬断部位均有明显的韧窝出现，属于塑性沿晶断裂，而焊缝区断口上韧窝不明显；热影响区疲劳断口有疲劳条带出现，但在母材和焊缝区断口上很难看见。