磁场及焊后热处理对AZ91镁合金焊接接头组织和性能的影响

发布时间：2018-04-21 10:01

本文选题：AZ91镁合金 + TIG焊　；参考：《沈阳工业大学》2015年博士论文

【摘要】：镁合金作为一种轻能化的金属结构材料,在汽车、计算机、通讯和家电等行业上应用广泛,并逐步引入进了航空、航天等行业。这是由于镁合金具有比强度、比刚度高,耐冲击性能以及减震性能优良,容易回收并可反复使用,且铸造性能优良等优点,从而被称为“21世纪的绿色材料”。我国现有的镁资源储量位于世界排名第一,并且在镁生产和出口方面我国也居于世界首位。随着大量金属矿产资源日益枯竭,镁以其资源丰富而受到重视,因此迫切需要进行相关的镁合金应用技术方面的研究。虽然人们逐渐意识到镁合金的重要性,并对其进行了一些应用,但这些应用在产品生产上往往集中在压铸和铸造上,而其它的加工形式应用较少。制作一些相对复杂的大型结构产品,仅仅采用压铸或铸造等技术是难以实现的,连接技术此时就显得非常重要。但是镁合金焊接性能较差,难以获得可靠的接头,这已成为制约其广泛应用的重要问题。电磁作用焊接技术是在焊接时外加磁场的工艺,使外加磁场作用于液态金属从而引起焊接接头组织和性能的变化。热处理是结构金属材料改善产品性能的主要方法,近些年将热处理用于改善镁合金综合性能的研究也受到重视。本文将磁场和热处理这两种改善材料性能的方法结合起来,通过合适的工艺参数的搭配,探寻提高镁合金焊接接头性能的磁场和热处理最佳工艺参数。本课题通过外加纵向交流磁场,对AZ91镁合金进行钨极氩弧焊,通过改变不同的焊接电流、磁场电流和磁场频率这三项工艺参数,并焊后对不同参数下的AZ91镁合金焊接接头进行固溶处理、时效处理和固溶时效处理这三种不同的热处理工艺。本文对AZ91镁合金焊接接头采用金相显微镜、扫描电镜和XRD这些试验手段,对焊接接头处的组织进行分析,采用拉伸、硬度、电化学性能试验分析焊接接头的性能,探寻最佳的工艺参数,并研究磁场参数和热处理对AZ91镁合金焊接接头组织及性能的影响规律。在无磁场作用下,改变不同的焊接电流大小发现,当焊接电流为100A时,焊接接头的组织细小均匀,其性能为无磁场作用时的最好值。此时焊接接头的抗拉强度为222MPa,断面收缩率为9.23%,焊缝的显微硬度为83.8HV,自腐蚀电位-1488mV,自腐蚀电流密度72.2μA/cm2。通过正交实验分析,当焊接电流为100A,磁场电流为1.5A,磁场频率为15Hz时,镁合金AZ91焊接接头的硬度、抗拉强度、断面收缩率和耐电化学腐蚀性能都达到最佳值,其接头抗拉强度为249MPa,断面收缩率为10.86%,焊缝硬度为92.3HV,自腐蚀电位为-1445mV,自腐蚀电流密度为62.2μA/cm2。随着磁场电流和磁场频率的增加,焊后经过固溶处理后,其焊接接头的力学性能和耐蚀性都呈现出先增大后减小的趋势;随着磁场电流和磁场频率的增加,焊后经过时效处理以及固溶时效处理后,其焊接接头的力学性能都呈现出先增大后减小的趋势,而耐蚀性则是先减小后增大。当磁场电流为1.5A,磁场频率为15Hz时,焊后经过固溶处理后,接头的断面收缩率和耐电化学腐蚀性最好,断面收缩率为13.25%,自腐蚀电位为-1412mV,自腐蚀电流密度42.4μA/cm2;焊后经过固溶时效处理后,接头抗拉强度和焊缝硬度最高,抗拉强度为309MPa,焊缝硬度为123.9HV。焊接时施加磁场会产生的电磁搅拌作用,可以提高形核率,从而起到细化焊接接头组织,改善接头性能,甚至会影响到焊后热处理的组织和性能。
[Abstract]:As a kind of lightweight metal structure material , magnesium alloy has been widely used in automobile , computer , communication and household appliances , and has been introduced into aviation , aerospace and other industries . With the increase of magnetic field current and magnetic field frequency , the mechanical properties and corrosion resistance of AZ91 welded joints show the trend of decreasing after welding . The tensile strength and corrosion resistance of AZ91 welded joints are up to 92.3 HV , the self - corrosion potential is -1412mV , the self - corrosion current density is 42.4 渭A / cm2 . After the welding , the tensile strength and corrosion resistance of the joint are highest , the tensile strength is 309MPa , the weld hardness is 123.9HV .

【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG407;TG441.8

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