基釬料釬焊鎂合金AZ31B接頭的釬縫物相及力學(xué)性能

AZ31B鎂合金TIG焊焊接接頭的疲勞性能

太原理工大學(xué) 碩士學(xué)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(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士 專(zhuān)業(yè)：材料加工工程 指導(dǎo)教師：王文先 20100501 太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)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(zhì)高強(qiáng)，資源豐富，易于回收等一系列優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為“21 世紀(jì)綠色金屬結(jié)構(gòu)材料”。發(fā)展復(fù)雜的大型鎂合金結(jié)構(gòu)，焊接技術(shù)是最為重 要、快捷的加工方法之一，也是突破鎂合金廣泛應(yīng)用瓶頸的重要手段。然 而，統(tǒng)計(jì)資料表明，70%~90%的焊接結(jié)構(gòu)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(shí)際價(jià)值。 本文對(duì)az31b鎂合金對(duì)接和十字兩種接頭型式的焊接試件的疲勞性能 進(jìn)行了研究。az31b鎂合金對(duì)接接頭的試驗(yàn)中值s-n曲線為 lgn=

規(guī)范參數(shù)對(duì)AZ31B鎂合金點(diǎn)焊接頭組織和性能的影響

鎂合金az31b釬焊用焊劑及釬焊料——鎂合金az31b釬焊用焊劑及釬焊料

采用與母材同質(zhì)的焊絲對(duì)az31b鎂合金板材進(jìn)行手工鎢極氬弧焊,利用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的模具對(duì)鎂合金熔焊接頭進(jìn)行423k彎曲變形試驗(yàn),通過(guò)光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡及拉伸試驗(yàn)機(jī)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(xué)性能。結(jié)果表明:az31b鎂合金熔焊接頭經(jīng)423k彎曲變形后,焊縫區(qū)和熱影響區(qū)都出現(xiàn)了一定的孿晶,接頭熱影響區(qū)鑄態(tài)枝晶組織轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的孿晶組織,孿生成為接頭主要的變形機(jī)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(xì)化;接頭抗拉強(qiáng)度由原先的178mpa增加至216mpa,伸長(zhǎng)率由7%提高到9%。

AZ31B鎂合金點(diǎn)焊接頭的斷口特征和耐蝕性分析

針對(duì)az31鎂合金材料,研究了在a-tig焊中單一成分的活性劑對(duì)焊縫成形的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,與無(wú)活性劑的焊縫相比,活性劑tio2、sio2、cr2o3、cdcl2和cacl2能夠有效地增加鎂合金焊縫的熔深和深寬比。鎂合金涂敷活性劑cdcl2后焊縫接頭的微觀組織與未涂敷時(shí)焊縫接頭的微觀組織沒(méi)有明顯區(qū)別,只是前者熱影響區(qū)稍寬。未涂敷活性劑和涂敷cdcl2的試樣硬度值分布相差不大。在az31鎂合金的焊接中,活性劑cdcl2的作用效果最好。

采用變極性等離子方法焊接az31b鎂合金,研究了焊接接頭的微觀組織、元素分布、斷口形貌、接頭強(qiáng)度和硬度等。結(jié)果表明,az31b鎂合金變極性等離子加絲焊接接頭沒(méi)有明顯的熱影響區(qū),焊縫成"v"字形;接頭成形良好,焊縫為細(xì)小的等軸晶,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)大面積區(qū)域偏析,無(wú)脆性相mg17al12,但有al、mn相;焊接過(guò)程鎂元素含量變化導(dǎo)致焊縫中鋁含量的升高,而mn、zn元素含量基本不變;拉伸試驗(yàn)斷裂在熔合區(qū),斷口表現(xiàn)為混合斷裂,沒(méi)有氣孔和裂紋;焊縫硬度大于母材但小于熔合區(qū)硬度,沿熔深方向硬度沒(méi)有明顯變化。

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

以mgh956合金釬焊接頭高溫抗拉強(qiáng)度為考察對(duì)象進(jìn)行了正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。結(jié)果表明,考察的3個(gè)因素對(duì)接頭性能影響的主次順序?yàn)?釬料成分﹥保溫方式﹥焊縫間隙;對(duì)應(yīng)較優(yōu)工藝參數(shù)為:釬料為kco3,保溫方式為:1240℃/10min加1000℃/30min;焊縫間隙為0.02mm。在所進(jìn)行試驗(yàn)中,1000℃拉伸試驗(yàn)結(jié)果最好的焊縫強(qiáng)度接近了母材水平。

AZ31鎂合金TIG焊橫向十字接頭疲勞性能研究

新設(shè)計(jì)了ti-zr-cu-ni-co系鈦基釬料,相對(duì)于bпp16釬料,其zr含量有所提高,而cu,ni,co三種合金元素的總含量低于bпp16釬料中cu,ni的總量。在960℃/10min的真空加熱條件下,進(jìn)行了兩種釬料對(duì)tc4合金的熔化實(shí)驗(yàn)和連接實(shí)驗(yàn)。通過(guò)sem和xeds分析了接頭組織和微區(qū)成分。釬焊接頭力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果表明,使用新釬料對(duì)應(yīng)接頭沖擊韌性值為31.55j/cm3,比bпp16釬料提高了56%,同時(shí)接頭的剪切強(qiáng)度提高約20%。

az31b鎂合金tig焊接接頭疲勞評(píng)定局部法研究 【摘要】基于輕質(zhì)高強(qiáng)及礦產(chǎn)資源豐富的優(yōu)勢(shì),鎂合金已逐漸成為 “陸?？仗臁苯煌ㄟ\(yùn)載裝備中的重要結(jié)構(gòu)材料。這些運(yùn)載裝備都是焊 接結(jié)構(gòu),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(guó)內(nèi)有關(guān)鎂合金疲勞評(píng)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(píng)定方法對(duì) 鎂合金結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用與安全性具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)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(píng)定 局部法中的臨界距離法和臨界面法,并將評(píng)定結(jié)果與疲勞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn) 行對(duì)比分析。通過(guò)疲勞試驗(yàn)分析對(duì)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(guò)掃描電鏡分析其斷裂類(lèi)型；采用臨界距離(cdm)法對(duì)對(duì)接接頭、 橫向十字接頭和縱向

在鎂合金az31b表面通過(guò)預(yù)鍍鋅處理后采用無(wú)機(jī)熔鹽電沉積鋁錳合金.使用sem、edx和xrd分析鍍層的表面形貌、成分和組織,采用動(dòng)電位極化曲線及表面顯微硬度測(cè)量考察了鍍層對(duì)鎂合金耐蝕耐磨性的影響。結(jié)果表明,熔鹽成分、電流密度和熔體溫度等典型工藝參數(shù)對(duì)鋁錳合金鍍層的形貌、成分和組織都具有重要的影響,進(jìn)而影響了鍍層的耐蝕性。鎂合金電鍍鋁錳合金后,腐蝕電位有很大的提高,而腐蝕電流密度大幅度的下降;同時(shí)鋁錳合金鍍層表現(xiàn)出很高的硬度,顯著的提高了鎂合金的耐蝕耐磨性。

為了研究az31鎂合金的焊接性,對(duì)az31鎂合金板進(jìn)行交流鎢極氬弧(tig)焊.試驗(yàn)采用x-射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、光學(xué)金相顯微鏡對(duì)試樣的焊縫顯微組織進(jìn)行分析,并對(duì)不同焊接電流下的試樣進(jìn)行抗拉強(qiáng)度和硬度測(cè)試.研究發(fā)現(xiàn):隨焊接電流的增加,焊縫成形變差,晶粒逐漸粗化,同時(shí)易產(chǎn)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(jié)果表明:焊接電流對(duì)az31鎂合金接頭的熔池形狀及焊接質(zhì)量有顯著的影響.

采用鎂合金箔材和板材制備鎂合金蜂窩板,研究了其壓縮和彎曲力學(xué)性能,分析了鎂合金蜂窩板的損壞過(guò)程和機(jī)制。壓縮過(guò)程經(jīng)歷了蜂窩芯與面板之間樹(shù)脂膠的局部失穩(wěn)階段、蜂窩芯彈塑性屈曲變形階段、塑性屈曲失穩(wěn)階段、破壞擴(kuò)展階段四個(gè)階段。彎曲變形過(guò)程經(jīng)歷了蜂窩芯局部屈曲、面板壓入彎曲、蜂窩芯與面板較大面積脫膠這三個(gè)階段。其變形模式與破壞形式和鋁合金蜂窩板相似。

非晶鎳基釬料釬焊接頭性能及微觀組織的研究

研究了ti3al基合金真空釬焊及接頭組織性能;分析了不同釬料對(duì)接頭界面組織和剪切強(qiáng)度的影響,初步優(yōu)選了釬料,優(yōu)化了釬焊連接規(guī)范參數(shù);利用電子探針、掃描電鏡和x射線衍射等方法對(duì)接頭進(jìn)行了定性和定量分析。結(jié)果表明:采用nicrsib釬料連接時(shí),在界面處有金屬間化合物tial3、alni2ti和ni基固溶體生成,tial3和alni2ti的生成降低了接頭的剪切強(qiáng)度;采用tizrnicu釬料連接時(shí),在界面處有金屬間化合物ti2ni、ti(cu,al)2和ti基固溶體生成,ti2ni和ti(cu,al)2的形成降低了接頭的剪切強(qiáng)度;采用agcuzn釬料連接時(shí),在界面處生成ticu、ti(cu,al)2和ag基固溶體,ticu和ti(cu,al)2的生成是降低接頭剪切強(qiáng)度的主要原因;采用cup釬料連接時(shí),在界面處生成了cu3p、ticu和cu基固溶體,cu3p和ticu使接頭的剪切強(qiáng)度降低;對(duì)于nicrsib釬料,當(dāng)連接溫度為1373k,連接時(shí)間為5min時(shí),接頭的剪切強(qiáng)度最高為2196mpa;對(duì)于tizrnicu釬料,當(dāng)連接溫度為1323k,連接時(shí)間為5min時(shí),接頭的最高剪切強(qiáng)度為2596mpa;對(duì)于agcuzn釬料,當(dāng)連接溫度為1173k,連接時(shí)間為5min時(shí),接頭的最高剪切強(qiáng)度為1254mpa;對(duì)于cup釬料,當(dāng)連接溫度為1223k,連接時(shí)間為5min時(shí),接頭的最高剪切強(qiáng)度為986mpa;采用tizrnicu

錳基釬料釬焊不銹鋼接頭組織和性能

采用自制bmn50nicucrco釬料真空釬焊ocr13不銹鋼,對(duì)其釬焊接頭的顯微組織和室溫及高溫力學(xué)性能進(jìn)行了研究.結(jié)果表明:接頭組織由mn-ni-cu-fe-cr-co固溶體組成,其顯微硬度明顯高于母材;釬縫室溫強(qiáng)度可達(dá)275.0mpa,隨測(cè)試溫度升高逐漸降低,在400℃時(shí)降至230.5mpa,測(cè)試溫度進(jìn)一步升高,強(qiáng)度明顯下降,500℃、600℃分別為164.4mpa和96.3mpa.

為實(shí)現(xiàn)al2o3陶瓷與可伐合金的可靠連接,分析影響接頭力學(xué)性能的因素,測(cè)試了al2o3陶瓷/agcuti/可伐合金釬焊接頭的抗剪強(qiáng)度,通過(guò)光學(xué)顯微鏡、sem及eds對(duì)斷口形貌、成分進(jìn)行分析,確定了斷裂路徑.研究表明,釬焊溫度為900℃,保溫時(shí)間為5min時(shí),接頭抗剪強(qiáng)度最高,達(dá)144mpa.此時(shí),斷裂大部分發(fā)生在al2o3陶瓷/釬料界面處,小部分發(fā)生在界面中的tife2、tini3金屬間化合物層.釬焊溫度升高,保溫時(shí)間延長(zhǎng)時(shí),界面上出現(xiàn)大量的tife2、tini3金屬間化合物,界面性能弱化,斷裂發(fā)生在tife2、tini3金屬間化合物層,造成al2o3陶瓷/agcuti/可伐合金接頭連接強(qiáng)度降低.

對(duì)az31b鎂合金中心缺口試樣進(jìn)行激光噴丸強(qiáng)化(lsp)處理,并進(jìn)行拉-拉疲勞試驗(yàn)。通過(guò)研究激光噴丸前后表面完整性的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)噴丸后az31b試樣以滑移和孿生兩種方式產(chǎn)生塑性變形,表面及深度方向顯微硬度較基體提高50%左右,噴丸區(qū)表面殘余壓應(yīng)力值達(dá)到-126.29mpa,晶粒內(nèi)部出現(xiàn)大量滑移線和孿晶,晶粒明顯細(xì)化。通過(guò)測(cè)量加載點(diǎn)軸向載荷和軸向位移分析了激光噴丸前后的疲勞性能,并比較激光噴丸前后疲勞斷口形貌特征,發(fā)現(xiàn)噴丸后試樣表面沒(méi)有產(chǎn)生明顯的疲勞裂紋源,殘余壓應(yīng)力使裂紋尖端的實(shí)際應(yīng)力強(qiáng)度因子降低,提高了疲勞裂紋萌生和擴(kuò)展抗力,疲勞裂紋擴(kuò)展路徑較未處理試樣更為曲折,最終斷裂區(qū)韌窩尺寸比未噴丸件更大更深,表明激光噴丸后試樣的塑性有所提升。