ZM6薄壁件TIG焊焊接裂纹形成机理及影响因素分析

发布时间：2020-10-23 21:28

　　 镁合金因其性能优异而备受关注,但是它在铸造过程中极易出现缺陷,导致铸件报废。补焊是一种修补缺陷的有效方法,在工业生产中得到广泛应用。但在镁合金薄壁件的补焊过程中,容易出现焊接裂纹等缺陷。本文以ZM6镁合金薄壁铸件为研究对象,通过X射线物相分析(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、背散射电子像分析(BSE)、显微硬度测试以及拉伸试验等分析测试手段,研究了薄壁件补焊裂纹形成机理和焊接电流、铸件壁厚对焊接接头组织和性能的影响规律。通过对ZM6薄壁件补焊裂纹分析发现,补焊裂纹为液化裂纹和结晶裂纹两类。合金元素Nd在晶界处富集形成低熔点共晶相,产生液化裂纹。结晶裂纹的周围有Nd和Zn偏析。在本实验条件下,随着焊接电流的增大,焊缝区内晶粒尺寸减小。当焊接电流为240 A时,焊缝区的晶粒尺寸最小,为11.7μm;但焊缝区中有结晶裂纹产生。显微硬度测量显示,焊缝区的显微硬度随着焊接电流的增大而升高。当焊接电流为240 A时,其显微硬度最大为64。拉伸试验结果表明,随着焊接电流的增大,焊接接头的抗拉强度先增大后减小,在焊接电流为220 A时,抗拉强度达到最大值137 MPa。试样的断裂位置在热影响区。当断裂位置接近于母材区时,断裂形式以解理断裂为主;但是当断裂位置更接近于焊缝区时,断裂形式更倾向于准解理断裂。随板材壁厚的增加,焊缝区的平均晶粒直径先增大后减小;壁厚6 mm时,取得最大晶粒直径21.0μm。当板材壁厚超过6 mm后,试样的热影响区中都有液化裂纹的存在。显微硬度测量显示,随着板材壁厚的增加,焊缝区的显微硬度先减小后增大。当壁厚为6 mm时,硬度最小为51;当壁厚为10 mm时,硬度值最大为65。拉伸实验结果表明,在壁厚为8 mm时,焊接接头的抗拉强度最大为130 MPa。
【学位单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TG457.19
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 镁合金及其常用焊接技术简介
        1.2.1 镁及ZM6镁合金的基本性能
        1.2.2 镁合金的焊接性分析
        1.2.3 镁合金的常用焊接方法简介
    1.3 镁合金补焊国内外研究现状
    1.4 主要研究内容
第2章 实验材料及实验方法
    2.1 实验流程
    2.2 实验材料
    2.3 焊前处理
    2.4 显微组织观察
        2.4.1 金相组织观察
        2.4.2 XRD物相分析
        2.4.3 SEM及断口分析
    2.5 力学性能测试
        2.5.1 显微硬度测试
        2.5.2 室温拉伸实验
第3章 焊接裂纹产生机理分析
    3.1 引言
    3.2 焊接接头组织分析
        3.2.1 XRD结果分析
        3.2.2 OM显微组织分析
        3.2.3 SEM显微组织分析
    3.3 焊接裂纹及产生机理分析
        3.3.1 液化裂纹分析
        3.3.2 结晶裂纹分析
    3.4 本章小结
第4章 焊接电流对接头组织及性能的影响
    4.1 引言
    4.2 焊接电流对接头组织及裂纹的影响
        4.2.1 焊接电流对接头组织的影响
        4.2.2 焊接电流对裂纹的影响
    4.3 焊接电流对力学性能的影响
        4.3.1 焊接电流对显微硬度的影响
        4.3.2 焊接电流对拉伸性能的影响
    4.4 本章小结
第5章 壁厚变化对接头组织及性能的影响
    5.1 引言
        5.1.1 壁厚变化对接头组织的影响
        5.1.2 壁厚变化裂纹敏感性的影响
    5.2 壁厚变化对力学性能的影响
        5.2.1 壁厚变化对显微硬度的影响
        5.2.2 壁厚变化对拉伸性能的影响
    5.3 小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢

【参考文献】

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本文编号：2853559