AZ31镁合金与DC54D钢电阻点焊研究
发布时间：2022-02-08 23:29
在车辆制造行业飞速发展的同时,由汽车引起的能源危机以及温室气体排放问题也逐渐成为了社会关注的热点。汽车轻量化成为了解决能源危机并且减少温室气体排放的重要途径。由于AZ31镁合金具有着较高的比强度和良好的焊接性,成为了为实现汽车轻量化的首选轻合金之一。而DC54D拥有着极其优秀的超深冲压性能,成为了汽车制造行业中较为主流的覆盖件。AZ31镁合金与DC54D钢的组合使用能够实现既减轻重量,又安全环保这一优点。同时,电阻点焊是车辆制造领域应用的较多的材料连接方法。因此,对AZ31与DC54D的电阻点焊的研究具有很重要的意义。本文以AZ31镁合金和DC54D钢为研究对象,主要研究了AZ31/DC54D的电阻点焊,加入了20μm和50μm厚的锌箔中间层的AZ31/DC54D电阻点焊以及添加了辅板的AZ31/DC54D电阻点焊。主要对这三种AZ31/DC54D点焊接头的宏观特征,显微组织和力学性能的进行了研究;还对AZ31和DC54D电阻点焊过程中的熔核形成与生长的机理,点焊接头的断裂失效形式进行了分析。AZ31/DC54D点焊接头AZ31一侧可以分为母材区（BM）、热影响区（HAZ）和熔核区（F...
【文章来源】：重庆大学重庆市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Mg-Fe二元相图[8]
合金以及低碳钢进行了搅拌摩擦焊的实验研究，对比了镁合金与表面镀锌钢和不镀锌钢的连接效果，结果显示，镀锌钢与镁合金的连接效果较好，接头抗拉强度更高，并且在镁钢界面处发现了厚度为50μm左右的镁锌共晶组织。然后探究了搅拌摩擦焊工艺参数与接头抗拉强度的关系，通过改变搅拌针的移动速度，可以得到不同厚度的界面共晶层。当搅拌针移动速度为150mm/min时，界面处没有发现共晶层，接头抗拉强度为110Mpa，将搅拌针移动速度增加到500mm/min后，在界面处检测到了50μm厚的共晶层，同时接头抗拉强度增加到了160Mpa。图1.2搅拌摩擦焊接头显微组织与EDS线扫描结果[20]Fig.1.2MicrostructureandlinescanningresultsofFSWjoint[20]
，较高的功率密度可以使得材料在小范围内熔化，焊缝形状呈现出窄而深的特点，同时由于热输入量较小，焊接热影响区的范围较小，所以接头的力学性能较为优秀。国内的LiL等人[32-35]以大功率的二氧化碳激光器作为热源，对AZ31系列的镁合金与低碳钢和不锈钢分别以搭接的方式进行了链接，力学性能测试以及失效模式分析的结果显示，低碳钢与镁合金搭接接头断裂发生在界面处，而不锈钢接头的断裂却发生在镁合金母材处，不锈钢板与镁合金的搭接接头性能要更为优秀。同时对异种材料界面组织进行了表征与分析，在镁钢界面处发现了如下图1.3所示的Fe-Al金属间化合物。经过两种焊接接头的对比可以看出，低碳钢与镁合金界面处几乎没有新的相以及金属间化合物的形成，而且元素之间的相互扩散也微乎其微，所以接头的强度远不如不锈钢与镁合金的焊接接头。对堆镁钢界面反应区的表征结果显示，不锈钢中的溶质元素Cr、Ni和Mn都能和镁合金发生反应，进一步促进了Al元素向不锈钢一侧的扩散行为，有利于Fe-Al金属间化合物的形成，接头的力学性能进一步加强。图1.3镁钢界面显微组织和选区电子衍射斑点[33]Fig.1.3MicrostructureandSADPofinterfacebetweenMgandFe[33]
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁/钢填镍夹层激光-电弧复合对接熔化焊特性[J]. 宋刚,胡广龙,任大鑫,刘黎明. 焊接学报. 2015(01)
[2]汽车轻量化材料的应用[J]. 裴建杰,许志华. 专用汽车. 2011(10)
[3]轻金属材料铝和镁在东风汽车上的应用[J]. 袁海波,褚东宁,康明,雷健,王泽忠. 汽车科技. 2011(04)
[4]Liquid Phase Bonding of 316L Stainless Steel to AZ31 Magnesium Alloy[J]. Waled Elthalabawy,Tahir Khan. Journal of Materials Science & Technology. 2011(01)
[5]镁合金和其他金属及合金的焊接[J]. 黄万群,马立军,王新. 宇航材料工艺. 2010(04)
[6]镁合金电阻点焊液化裂纹机理研究[J]. 陈大军,郎波,孙大千. 电焊机. 2009(07)
[7]镁合金点焊焊接裂纹分析[J]. 吴金杰,马天凤,李兴霞. 热加工工艺. 2008(13)
[8]AZ31镁合金的凝固冷却速率与二次枝晶间距的定量关系[J]. 张丁非,兰伟,曾丁丁,张保平. 金属热处理. 2008(03)
[9]AZ31镁合金的研究现状和发展前景[J]. 李忠盛,潘复生,张静. 金属成形工艺. 2004(01)
[10]俄罗斯镁合金生产技术进展[J]. 白丁. 世界有色金属. 2003(04)
博士论文
[1]Al/Fe、Al/Ni、Al/Ti液/固界面扩散溶解层研究[D]. 蒋淑英.中国石油大学 2010
硕士论文
[1]AZ31镁合金逆变点焊熔核形成过程数值模拟[D]. 位敬晓.太原科技大学 2010
本文编号：3615954
【文章来源】：重庆大学重庆市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Mg-Fe二元相图[8]
合金以及低碳钢进行了搅拌摩擦焊的实验研究，对比了镁合金与表面镀锌钢和不镀锌钢的连接效果，结果显示，镀锌钢与镁合金的连接效果较好，接头抗拉强度更高，并且在镁钢界面处发现了厚度为50μm左右的镁锌共晶组织。然后探究了搅拌摩擦焊工艺参数与接头抗拉强度的关系，通过改变搅拌针的移动速度，可以得到不同厚度的界面共晶层。当搅拌针移动速度为150mm/min时，界面处没有发现共晶层，接头抗拉强度为110Mpa，将搅拌针移动速度增加到500mm/min后，在界面处检测到了50μm厚的共晶层，同时接头抗拉强度增加到了160Mpa。图1.2搅拌摩擦焊接头显微组织与EDS线扫描结果[20]Fig.1.2MicrostructureandlinescanningresultsofFSWjoint[20]
，较高的功率密度可以使得材料在小范围内熔化，焊缝形状呈现出窄而深的特点，同时由于热输入量较小，焊接热影响区的范围较小，所以接头的力学性能较为优秀。国内的LiL等人[32-35]以大功率的二氧化碳激光器作为热源，对AZ31系列的镁合金与低碳钢和不锈钢分别以搭接的方式进行了链接，力学性能测试以及失效模式分析的结果显示，低碳钢与镁合金搭接接头断裂发生在界面处，而不锈钢接头的断裂却发生在镁合金母材处，不锈钢板与镁合金的搭接接头性能要更为优秀。同时对异种材料界面组织进行了表征与分析，在镁钢界面处发现了如下图1.3所示的Fe-Al金属间化合物。经过两种焊接接头的对比可以看出，低碳钢与镁合金界面处几乎没有新的相以及金属间化合物的形成，而且元素之间的相互扩散也微乎其微，所以接头的强度远不如不锈钢与镁合金的焊接接头。对堆镁钢界面反应区的表征结果显示，不锈钢中的溶质元素Cr、Ni和Mn都能和镁合金发生反应，进一步促进了Al元素向不锈钢一侧的扩散行为，有利于Fe-Al金属间化合物的形成，接头的力学性能进一步加强。图1.3镁钢界面显微组织和选区电子衍射斑点[33]Fig.1.3MicrostructureandSADPofinterfacebetweenMgandFe[33]
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁/钢填镍夹层激光-电弧复合对接熔化焊特性[J]. 宋刚,胡广龙,任大鑫,刘黎明. 焊接学报. 2015(01)
[2]汽车轻量化材料的应用[J]. 裴建杰,许志华. 专用汽车. 2011(10)
[3]轻金属材料铝和镁在东风汽车上的应用[J]. 袁海波,褚东宁,康明,雷健,王泽忠. 汽车科技. 2011(04)
[4]Liquid Phase Bonding of 316L Stainless Steel to AZ31 Magnesium Alloy[J]. Waled Elthalabawy,Tahir Khan. Journal of Materials Science & Technology. 2011(01)
[5]镁合金和其他金属及合金的焊接[J]. 黄万群,马立军,王新. 宇航材料工艺. 2010(04)
[6]镁合金电阻点焊液化裂纹机理研究[J]. 陈大军,郎波,孙大千. 电焊机. 2009(07)
[7]镁合金点焊焊接裂纹分析[J]. 吴金杰,马天凤,李兴霞. 热加工工艺. 2008(13)
[8]AZ31镁合金的凝固冷却速率与二次枝晶间距的定量关系[J]. 张丁非,兰伟,曾丁丁,张保平. 金属热处理. 2008(03)
[9]AZ31镁合金的研究现状和发展前景[J]. 李忠盛,潘复生,张静. 金属成形工艺. 2004(01)
[10]俄罗斯镁合金生产技术进展[J]. 白丁. 世界有色金属. 2003(04)
博士论文
[1]Al/Fe、Al/Ni、Al/Ti液/固界面扩散溶解层研究[D]. 蒋淑英.中国石油大学 2010
硕士论文
[1]AZ31镁合金逆变点焊熔核形成过程数值模拟[D]. 位敬晓.太原科技大学 2010
本文编号：3615954
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