【摘要】：镁合金是目前工程应用中较轻的金属材料,能够满足现代工业对结构件节能降耗的要求,广泛应用于航空航天、车辆制造、轨道交通、3C等领域。搅拌摩擦焊作为重要的固相连接技术,将其应用于镁合金焊接,可以避免裂纹、气孔、变形等缺陷,获得成形良好的焊接接头。本课题以Mg-6Zn-Gd(ZG61)高性能稀土镁合金为研究对象,采用不同的工艺参数对ZG61及ZG61/AZ91D镁合金进行搅拌摩擦焊(FSW),分析接头成形、显微组织、耐蚀性能以及力学性能,讨论工艺参数(焊接速度、旋转速度)对接头组织、性能的影响规律,取得如下研究结果。当旋转速度为1000r/min和1200r/min,焊接速度分别为80mm/min和120mm/min时,能够获得表面成形良好,内部无缺陷的ZG61镁合金FSW接头。当焊接速度为40mm/min时,接头内部出现"隧道形"缺陷。冠状区上部临近轴肩有一层非常薄(约0.1～0.13mm)的细密组织,焊核区晶粒均匀细小,前进侧热机影响区与焊核区有明显的分界,呈"突变特征"。ZG61接头中均未观测到"洋葱环",当工艺参数为1000r/min-120mm/min时,焊核区出现大晶粒带与小晶粒带平行交替分布的结构。对ZG61镁合金FSW接头进行腐蚀试验,腐蚀初期以点蚀为主,当工艺参数为1000r/min-80mm/min时,接头腐蚀电流密度最低,耐蚀性最佳。对接头进行显微硬度测试,当接头内部不存在缺陷时,横向显微硬度分布呈"W"型,受细晶强化、加工硬化和弥散强化三种机制的共同作用,硬度在焊核区与前进侧热机影响区交界位置达到最大值83HV。对接头进行拉伸试验,接头内部存在缺陷时,试样在焊缝中心处发生脆性断裂;当接头不存在缺陷时,试样在焊核区与前进侧热机影响区交界位置发生脆性与韧性混合的断裂。旋转速度恒定时,接头抗拉强度随焊接速度的增大呈先增大后减小的趋势,当工艺参数为1000r/min-80mm/min时,接头抗拉强度达到最大值260MPa,为母材强度的88%。ZG61/AZ91D接头焊核区两种金属分别进行动态再结晶,形成细小均匀等轴晶,当焊接速度为120mm/min时,焊核区出现"洋葱环"结构。搅拌摩擦焊过程中伴随有金属的塑性流动:一是受轴肩压力影响的冠状区,其中心区域金属向下流动,下部金属受挤压沿两侧分别向上运动;二是回撤侧金属在搅拌针带动下,沿顺时针流向前进侧,终止于冠状区;三是前进侧金属在搅拌针的带动及"抽吸-挤压"作用影响下,沿逆时针流向回撤侧,流动至接头厚度1/2高度处终止。对ZG61母材、AZ91D母材、ZG61/AZ91D接头进行腐蚀试验,ZG61腐蚀分为点蚀、丝状腐蚀和应力腐蚀三个阶段,AZ91D腐蚀以点蚀和剥落腐蚀为主,三组试样耐蚀性强弱分别为:AZ91D耐蚀性最优,ZG61/AZ91D接头次之,ZG61耐蚀性最差。随焊接速度增大,接头的耐腐蚀性能不断降低。对不同焊接速度下ZG61/AZ91D接头进行拉伸试验,均在AZ91D侧热影响区发生脆性与韧性混合的断裂。随焊接速度增大,抗拉强度不断减小,当焊接速度为80mm/min时,抗拉强度达到最大值153MPa,为AZ91D母材强度的78%。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG453.9
【参考文献】
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