AZ31镁合金TIG焊横向十字接头疲劳性能研究

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=

采用超真空磁控溅射镀膜设备在az31镁合金表面进行了铝保护膜的镀覆,利用辉光放电光谱分析和纳米压痕/划痕试验技术,研究了镀层的成分和显微力学性能随薄膜深度的分布。结果表明,铝镀层在镁合金基体表面形成,镀层和基体之间存在混融的过渡层,铝镀层的表面硬度、弹性模量等高于镁合金基体的,并随深度增加而递减,膜层与基体结合良好并表现出一定塑性,镀铝膜有利于镁合金表面防护层的形成。

为了研究az31镁合金的焊接性,对az31镁合金板进行交流钨极氩弧(tig)焊.试验采用x-射线衍射仪、扫描电子显微镜、光学金相显微镜对试样的焊缝显微组织进行分析,并对不同焊接电流下的试样进行抗拉强度和硬度测试.研究发现:随焊接电流的增加,焊缝成形变差,晶粒逐渐粗化,同时易产生气孔和裂纹等缺陷,使接头性能降低;焊缝区由基体α-mg和附集于晶界的β-al12mg17两相组成.结果表明:焊接电流对az31镁合金接头的熔池形状及焊接质量有显著的影响.

不同焊接位置对十字接头焊缝的影响

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。

采用tig焊和活性tig焊(a-tig)方法对10mm厚的az31镁合金进行焊接。使用光学显微镜、扫描电镜等分析两种焊接方法焊接的接头外观形貌、显微组织等。试验结果表明:两种方法都能获得成形美观的焊缝,但采用活性剂可以获得更好的熔透效果;这两种方法获得的接头晶粒尺寸为焊缝区最大、母材区最小,并且打底焊与封面焊的组织形貌不完全相同;当采用tig焊时,析出相主要在晶界上,而采用a-tig焊时,在晶界与晶粒上都存在析出相;两种方法得到的焊接接头硬度都是焊缝区硬度最高,热影响区最低;两种方法得到的焊接接头强度基本一致,断裂部位在焊缝处。

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。

规范参数对AZ31B镁合金点焊接头组织和性能的影响

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%。

武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 本科毕业论文（设计） 论文题目：十字接头加工工艺及钻孔夹具设计 姓名： 学号： 班级： 年级： 专业： 系部： 指导教师： 完成时间：2013年4月23日 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 作者声明 本毕业设计是在导师的指导下由本人独立撰写完成，没有剽窃抄 袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。对本设计的研究作 出重要贡献的个人和集体，均以在文中以明确方式标明。因本毕业设 计引起的法律结果完全由本人承担。 毕业设计成果归武昌工学院所有。 特此声明 作者专业： 作者学号： 作者签名： 年月日 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 十字接头加工工艺及钻孔夹具设计 黄山 crossprocessingtechnologyanddrilling fixturedesign huangshan

az31镁合金钨极交流氩弧焊焊缝气孔的研究——采用金相显微镜和扫描电镜对az31镁合金薄板在钨极交流氩弧焊时产生的气孔进行了研究，分析了气孔的形成原因，并提出了焊缝气孔的防止措施。试验结果表明：焊前彻底清除母材坡口、表面和焊丝表面的油污及氧化膜，采用...

第13卷　第1期 1998年3月 实　验　力　学 journalofexperimentalmechanics vol.13　no.1 mar.1998 　 未熔透尺寸对十字焊接接头 疲劳性能影响规律试验研究 汤红卫　轩福贞　候和涛 (山东工业大学,济南,250061) 摘要　针对某厂一压力机架的焊接结构,采用极大似然方法,进行了部分熔透焊 接十字接头的拉—拉疲劳试验,得到了该类结构的p-s-n对数曲线。研究了未熔透尺 寸对接头的应力集中系数、疲劳强度和试件疲劳破坏形式的影响规律,结果表明,在焊 缝与母材等强的情况下,当未熔透尺寸2a/t0.5时,则接头的抗疲劳性能有显著的改变。 关键词　极大似然法　焊接接头　有

为研究nz30k稀土镁合金和az31镁合金的异种材料激光焊接,对采用co2激光焊成的az31与nz30k异种对接焊接头组织和性能进行了分析。在激光功率为4～5kw,焊接速度为4m/min时获得了成形良好的异种镁合金焊接接头。对获得的焊接接头进行了接头组织分析、焊缝区合金元素分布及析出相的分析及接头硬度和拉伸性能的测量。金相观察发现,异种镁合金激光焊缝是两种母材的熔合,在宏观上两种母材成分未完全混合在一起,且相应成分的组织区域呈波浪状夹杂态。x射线衍射(xrd)检测显示焊缝中存在α-mg、mg17al12及mg12nd等相组织。扫描电镜(sem)观察进一步显示了焊缝区存在着不同化学成分区域,焊缝晶粒显著细化。接头元素分布情况表明焊缝合金元素的分布由一侧熔合线至另一侧熔合线存在明显的浓度梯度。焊缝硬度不低于母材硬度;接头抗拉强度为169mpa,低于两种母材的抗拉强度。

试验研究了退火温度对az31镁合金挤压棒组织和织构的影响。结果表明:铸态镁合金挤压后,初始强点织构向(80°,90°,0°)面聚集,主要织构组分强度提高。对热挤压后的az31镁合金进行退火,可以细化晶粒,使组织均匀,300℃退火时平均晶粒尺寸5μm为最小;随着退火温度的升高,形变织构(80°,90°,0°)逐渐减弱,再结晶织构(0°,90°,0°)和(90°,55°,0°)逐渐增强,300℃退火之后二者均被弱化,400℃退火之后取向分布漫散度增大。

针对az31镁合金板材室温冲压成形较差的特点,采用不同轧制温度获得镁合金板材,使用半球形凸模胀形,绘制镁合金室温成形极限图并分析轧制温度对镁合金板材组织和室温成形能力的影响.发现az31镁合金板材的成形性能不仅与晶粒尺寸有关,还与晶粒取向有关.基面织构的减弱可明显提高板材的胀形性能,在基面织构强度相似的情况下,晶粒尺寸对板材的成形性能起决定性影响.

分析了az31镁合金铸轧板在200~400℃、4×10-4s-1变形条件下的空洞形核和长大机制。采用原位拉伸试验观察空洞形核位置和长大过程。通过电子背散射衍射技术观察了不同变形条件下az31镁合金铸轧板的晶界取向差。在低温变形条件下,空洞尺寸较小,呈圆形;在高温变形条件下,空洞在变形过程中被拉长,其尺寸较大。空洞首先在晶界或三叉晶界处形核之后长大。az31镁合金铸轧板中大角晶界相对分数大于80%。尺寸小于2μm的空洞呈球形,其长大机制为扩散控制长大机制。大尺寸空洞在变形过程中发生聚合,其长大机制受塑性和超塑性扩散机制控制。

镁合金的塑性成形性能差,因此如何实现镁合金的塑性加工成形成为了一个新的技术难题。连续流变挤压成形实现了镁合金由高温液态直接形成制品的过程,减少了工序,节约了能源。但是制品的上下表面易出现裂纹,出现裂纹的原因主要是金属流动速度不同。为了减小和消除裂纹,可采用润滑剂、控制挤压速度、增大模具的定径带长度等措施。

采用火焰喷涂及激光重熔工艺在az31镁合金表面制备al合金化层,以期改善镁合金的表面性能。采用x射线衍射仪(xrd)、扫描电镜(sem)等材料表征手段分析了合金化层显微组织结构特征,利用显微硬度计测量合金化层深度方向上的显微硬度,利用mrh3摩擦磨损实验机测试合金化层的耐磨性能。通过阳极极化实验评价了激光合金化组织的腐蚀性能。结果表明,az31镁合金激光合金化层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能明显提高,这归因于合金化层中密集分布的mg2al3、mg17al12等金属间化合物相。

AZ31B镁合金点焊接头的断口特征和耐蚀性分析

对活性化焊接(a-tig)方法在镁合金焊接中的应用进行了初步的探讨。选取tio2作为活性剂,研究了单一活性剂tio2对镁合金焊接后微观组织的影响。试验结果表明,涂敷单一活性剂tio2可以使焊缝熔深比常规的tig焊增加2倍。与未涂敷活性剂的焊缝相比,涂敷tio2活性剂可以增大焊接的熔深,减小熔宽。

az31镁合金薄板的交流钨极氩弧焊——探讨了氩弧焊工艺参数对镁合金焊接接头质量的影响，采用金相显微镜，对az31镁合金薄板tig焊接接头进行了微观组织观察、用x一射线衍射仪等分析测试手段对相组成和力学性能进行了分析，结果发现：焊接电流为40a和45a时，焊接...