AZ31鎂合金TIG焊橫向十字接頭疲勞性能研究

太原理工大學 碩士學位論文 az31b鎂合金焊接接頭疲勞性能改善方法研究 姓名：張?zhí)m 申請學位級別：碩士 專業(yè)：材料加工工程 指導教師：王文先 20100501 太原理工大學碩士研究生學位論文 i az31b鎂合金焊接接頭疲勞性能改善方法研究 摘要 鎂合金具有輕質高強，資源豐富，易于回收等一系列優(yōu)點，被譽為“21 世紀綠色金屬結構材料”。發(fā)展復雜的大型鎂合金結構，焊接技術是最為重 要、快捷的加工方法之一，也是突破鎂合金廣泛應用瓶頸的重要手段。然 而，統(tǒng)計資料表明，70%~90%的焊接結構失效是由于焊接接頭的疲勞斷裂 造成。因此，研究鎂合金焊接接頭的疲勞性能及改善方法具有重要的理論 意義和實際價值。 本文對az31b鎂合金對接和十字兩種接頭型式的焊接試件的疲勞性能 進行了研究。az31b鎂合金對接接頭的試驗中值s-n曲線為 lgn=

采用超真空磁控濺射鍍膜設備在az31鎂合金表面進行了鋁保護膜的鍍覆,利用輝光放電光譜分析和納米壓痕/劃痕試驗技術,研究了鍍層的成分和顯微力學性能隨薄膜深度的分布。結果表明,鋁鍍層在鎂合金基體表面形成,鍍層和基體之間存在混融的過渡層,鋁鍍層的表面硬度、彈性模量等高于鎂合金基體的,并隨深度增加而遞減,膜層與基體結合良好并表現出一定塑性,鍍鋁膜有利于鎂合金表面防護層的形成。

為了研究az31鎂合金的焊接性,對az31鎂合金板進行交流鎢極氬弧(tig)焊.試驗采用x-射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、光學金相顯微鏡對試樣的焊縫顯微組織進行分析,并對不同焊接電流下的試樣進行抗拉強度和硬度測試.研究發(fā)現:隨焊接電流的增加,焊縫成形變差,晶粒逐漸粗化,同時易產生氣孔和裂紋等缺陷,使接頭性能降低;焊縫區(qū)由基體α-mg和附集于晶界的β-al12mg17兩相組成.結果表明:焊接電流對az31鎂合金接頭的熔池形狀及焊接質量有顯著的影響.

不同焊接位置對十字接頭焊縫的影響

采用交流tig焊對2.0mm厚的變形鎂合金az31b薄板進行焊接試驗,利用掃描電鏡、能譜分析、剪切試驗對焊接接頭的顯微組織、元素分布、斷口形貌、接頭強度等進行分析。結果表明,焊縫區(qū)鎂元素存在一定的氧化燒損,焊縫剪切強度為21mpa,剪切強度值較低,焊縫接頭斷口有明顯的河流花樣,呈現脆性準解理斷裂形式。

采用tig焊和活性tig焊(a-tig)方法對10mm厚的az31鎂合金進行焊接。使用光學顯微鏡、掃描電鏡等分析兩種焊接方法焊接的接頭外觀形貌、顯微組織等。試驗結果表明:兩種方法都能獲得成形美觀的焊縫,但采用活性劑可以獲得更好的熔透效果;這兩種方法獲得的接頭晶粒尺寸為焊縫區(qū)最大、母材區(qū)最小,并且打底焊與封面焊的組織形貌不完全相同;當采用tig焊時,析出相主要在晶界上,而采用a-tig焊時,在晶界與晶粒上都存在析出相;兩種方法得到的焊接接頭硬度都是焊縫區(qū)硬度最高,熱影響區(qū)最低;兩種方法得到的焊接接頭強度基本一致,斷裂部位在焊縫處。

以al基釬料對變形鎂合金az31b進行了高頻感應釬焊,研究了變形鎂合金az31b釬焊接頭的釬縫物相和力學性能。采用掃描電鏡、x射線衍射儀、x射線能譜分析儀等分析了接頭的界面組織及釬縫生成相,測試了接頭的抗拉強度及界面生成相的顯微硬度。結果表明:釬縫中釬料與母材發(fā)生界面反應生成α-mg,-βmg17(al,zn)12相。釬焊搭接接頭平均剪切強度為27mpa,對接接頭平均抗拉強度為42mpa。對接接頭斷口的主要斷裂形式為沿晶脆性斷裂,斷裂主要產生在-βmg17(al,zn)12硬脆相處。

規(guī)范參數對AZ31B鎂合金點焊接頭組織和性能的影響

為了連接變形鎂合金az31b,以al基釬料對變形鎂合金az31b進行高頻感應釬焊。采用掃描電鏡、x射線衍射儀、x射線能譜等分析釬焊接頭的顯微組織及釬縫物相,測試釬焊接頭的力學性能及顯微硬度。結果表明:在釬焊過程中熔融的al基釬料與固態(tài)的az31b母材發(fā)生強烈的合金化作用,原始釬料中均一的mg32(al,zn)49相在釬焊后完全消失,同時在釬縫中生成α-mg、β-mg17(al,zn)12相。釬焊搭接接頭的平均抗剪強度達到44mpa,對接接頭的平均抗拉強度達到71mpa。接頭的斷裂形式為沿晶脆性斷裂,斷裂產生在β-mg17(al,zn)12硬脆相處。

采用與母材同質的焊絲對az31b鎂合金板材進行手工鎢極氬弧焊,利用專門設計的模具對鎂合金熔焊接頭進行423k彎曲變形試驗,通過光學顯微鏡、掃描電鏡及拉伸試驗機等手段,研究了彎曲前、后的az31b鎂合金熔焊接頭的微觀組織及力學性能。結果表明:az31b鎂合金熔焊接頭經423k彎曲變形后,焊縫區(qū)和熱影響區(qū)都出現了一定的孿晶,接頭熱影響區(qū)鑄態(tài)枝晶組織轉變?yōu)榧毿〉膶\晶組織,孿生成為接頭主要的變形機制;焊縫近表面處孿晶密度比中部密度大,焊縫及熱影響區(qū)晶粒明顯得到細化;接頭抗拉強度由原先的178mpa增加至216mpa,伸長率由7%提高到9%。

武昌工學院畢業(yè)論文（設計）專用稿紙 本科畢業(yè)論文（設計） 論文題目：十字接頭加工工藝及鉆孔夾具設計 姓名： 學號： 班級： 年級： 專業(yè)： 系部： 指導教師： 完成時間：2013年4月23日 武昌工學院畢業(yè)論文（設計）專用稿紙 作者聲明 本畢業(yè)設計是在導師的指導下由本人獨立撰寫完成，沒有剽竊抄 襲、造假等違反道德、學術規(guī)范和其他侵權行為。對本設計的研究作 出重要貢獻的個人和集體，均以在文中以明確方式標明。因本畢業(yè)設 計引起的法律結果完全由本人承擔。 畢業(yè)設計成果歸武昌工學院所有。 特此聲明 作者專業(yè)： 作者學號： 作者簽名： 年月日 武昌工學院畢業(yè)論文（設計）專用稿紙 十字接頭加工工藝及鉆孔夾具設計 黃山 crossprocessingtechnologyanddrilling fixturedesign huangshan

az31鎂合金鎢極交流氬弧焊焊縫氣孔的研究——采用金相顯微鏡和掃描電鏡對az31鎂合金薄板在鎢極交流氬弧焊時產生的氣孔進行了研究，分析了氣孔的形成原因，并提出了焊縫氣孔的防止措施。試驗結果表明：焊前徹底清除母材坡口、表面和焊絲表面的油污及氧化膜，采用...

第13卷　第1期 1998年3月 實　驗　力　學 journalofexperimentalmechanics vol.13　no.1 mar.1998 　 未熔透尺寸對十字焊接接頭 疲勞性能影響規(guī)律試驗研究 湯紅衛(wèi)　軒福貞　候和濤 (山東工業(yè)大學,濟南,250061) 摘要　針對某廠一壓力機架的焊接結構,采用極大似然方法,進行了部分熔透焊 接十字接頭的拉—拉疲勞試驗,得到了該類結構的p-s-n對數曲線。研究了未熔透尺 寸對接頭的應力集中系數、疲勞強度和試件疲勞破壞形式的影響規(guī)律,結果表明,在焊 縫與母材等強的情況下,當未熔透尺寸2a/t0.5時,則接頭的抗疲勞性能有顯著的改變。 關鍵詞　極大似然法　焊接接頭　有

為研究nz30k稀土鎂合金和az31鎂合金的異種材料激光焊接,對采用co2激光焊成的az31與nz30k異種對接焊接頭組織和性能進行了分析。在激光功率為4～5kw,焊接速度為4m/min時獲得了成形良好的異種鎂合金焊接接頭。對獲得的焊接接頭進行了接頭組織分析、焊縫區(qū)合金元素分布及析出相的分析及接頭硬度和拉伸性能的測量。金相觀察發(fā)現,異種鎂合金激光焊縫是兩種母材的熔合,在宏觀上兩種母材成分未完全混合在一起,且相應成分的組織區(qū)域呈波浪狀夾雜態(tài)。x射線衍射(xrd)檢測顯示焊縫中存在α-mg、mg17al12及mg12nd等相組織。掃描電鏡(sem)觀察進一步顯示了焊縫區(qū)存在著不同化學成分區(qū)域,焊縫晶粒顯著細化。接頭元素分布情況表明焊縫合金元素的分布由一側熔合線至另一側熔合線存在明顯的濃度梯度。焊縫硬度不低于母材硬度;接頭抗拉強度為169mpa,低于兩種母材的抗拉強度。

試驗研究了退火溫度對az31鎂合金擠壓棒組織和織構的影響。結果表明:鑄態(tài)鎂合金擠壓后,初始強點織構向(80°,90°,0°)面聚集,主要織構組分強度提高。對熱擠壓后的az31鎂合金進行退火,可以細化晶粒,使組織均勻,300℃退火時平均晶粒尺寸5μm為最小;隨著退火溫度的升高,形變織構(80°,90°,0°)逐漸減弱,再結晶織構(0°,90°,0°)和(90°,55°,0°)逐漸增強,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。

針對az31鎂合金板材室溫沖壓成形較差的特點,采用不同軋制溫度獲得鎂合金板材,使用半球形凸模脹形,繪制鎂合金室溫成形極限圖并分析軋制溫度對鎂合金板材組織和室溫成形能力的影響.發(fā)現az31鎂合金板材的成形性能不僅與晶粒尺寸有關,還與晶粒取向有關.基面織構的減弱可明顯提高板材的脹形性能,在基面織構強度相似的情況下,晶粒尺寸對板材的成形性能起決定性影響.

分析了az31鎂合金鑄軋板在200~400℃、4×10-4s-1變形條件下的空洞形核和長大機制。采用原位拉伸試驗觀察空洞形核位置和長大過程。通過電子背散射衍射技術觀察了不同變形條件下az31鎂合金鑄軋板的晶界取向差。在低溫變形條件下,空洞尺寸較小,呈圓形;在高溫變形條件下,空洞在變形過程中被拉長,其尺寸較大?？斩词紫仍诰Ы缁蛉婢Ы缣幮魏酥箝L大。az31鎂合金鑄軋板中大角晶界相對分數大于80%。尺寸小于2μm的空洞呈球形,其長大機制為擴散控制長大機制。大尺寸空洞在變形過程中發(fā)生聚合,其長大機制受塑性和超塑性擴散機制控制。

鎂合金的塑性成形性能差,因此如何實現鎂合金的塑性加工成形成為了一個新的技術難題。連續(xù)流變擠壓成形實現了鎂合金由高溫液態(tài)直接形成制品的過程,減少了工序,節(jié)約了能源。但是制品的上下表面易出現裂紋,出現裂紋的原因主要是金屬流動速度不同。為了減小和消除裂紋,可采用潤滑劑、控制擠壓速度、增大模具的定徑帶長度等措施。

AZ31B鎂合金點焊接頭的斷口特征和耐蝕性分析

對活性化焊接(a-tig)方法在鎂合金焊接中的應用進行了初步的探討。選取tio2作為活性劑,研究了單一活性劑tio2對鎂合金焊接后微觀組織的影響。試驗結果表明,涂敷單一活性劑tio2可以使焊縫熔深比常規(guī)的tig焊增加2倍。與未涂敷活性劑的焊縫相比,涂敷tio2活性劑可以增大焊接的熔深,減小熔寬。

az31鎂合金薄板的交流鎢極氬弧焊——探討了氬弧焊工藝參數對鎂合金焊接接頭質量的影響，采用金相顯微鏡，對az31鎂合金薄板tig焊接接頭進行了微觀組織觀察、用x一射線衍射儀等分析測試手段對相組成和力學性能進行了分析，結果發(fā)現：焊接電流為40a和45a時，焊接...

az31b鎂合金tig焊接接頭疲勞評定局部法研究 【摘要】基于輕質高強及礦產資源豐富的優(yōu)勢,鎂合金已逐漸成為 “陸?？仗臁苯煌ㄟ\載裝備中的重要結構材料。這些運載裝備都是焊 接結構,大部分都承受疲勞載荷的作用,潛在的危害大多是由于焊接 接頭疲勞失效引起的。而目前國內有關鎂合金疲勞評定方法的研究還 處于空白階段,因此,研究鎂合金焊接接頭疲勞性能及其評定方法對 鎂合金結構的廣泛應用與安全性具有重要的理論意義和實用價值。本 文主要采用有限元模擬手段研究az31b鎂合金tig焊接接頭疲勞評定 局部法中的臨界距離法和臨界面法,并將評定結果與疲勞試驗結果進 行對比分析。通過疲勞試驗分析對接接頭、橫向十字接頭和縱向十字 接頭三種接頭型式的疲勞性能,觀察不同接頭型式的疲勞斷裂位置, 并通過掃描電鏡分析其斷裂類型；采用臨界距離(cdm)法對對接接頭、 橫向十字接頭和縱向