镁与铝异种金属GTAW焊接区组织结构的研究

发布时间：2016-11-07 14:17

  本文关键词：镁与铝异种金属GTAW焊接区组织结构的研究，由笔耕文化传播整理发布。

《山东大学》 2015年

镁与铝异种金属GTAW焊接区组织结构的研究

杜红燕  

【摘要】：镁合金具有密度低、比强度高、导热和导电性好等优点,在轻型运载设备中具有良好的应用前景。铝合金作为主体结构材料,在轻型运载设备中已获得了广泛的应用。Mg/Al复合结构可以综合两种合金各自的性能优势,实现零部件的轻量化。实现镁与铝异种金属的可靠焊接具有重要意义。本文采用填丝钨极氩弧焊(GTAW)对镁与铝异种金属进行焊接,研究不同填充材料对焊接接头组织结构的影响,特别是Al、Mg、Si等元素对焊接区金属间化合物分布的影响,并改善焊接接头的组织。利用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对镁与铝异种金属焊接接头的显微组织进行了分析。镁与铝异种金属GTAW接头镁侧熔合区分为半熔化结晶区和熔化结晶区,金属间化合物主要存在于熔化结晶区。结合焊缝凝固过程和显微组织分析,熔化结晶区主要是a(Mg)+-γ(Al12Mg17)共晶组织和金属间化合物；焊缝主要为α(Al)的共晶组织,组织形态上分为粗晶和细晶。采用铝硅合金焊丝(SA14043、SA14047)时,铝侧熔合区和焊缝区有初晶Si、Mg2Si、SiAl4等相；采用铝镁合金焊丝(SA15356、 SA15183)时,铝侧熔合区和焊缝区有脆性Mg2Si、Al3Mg2等相。利用能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对镁与铝异种金属接头焊接区相结构进行分析。EDS分析表明,在镁侧熔合区的胞状晶区,Mg、Al元素含量基本保持不变,组织为α(Mg)+γ(Al12Mg17)共晶组织,胞状树枝晶区为α(Mg)的共晶组织与金属间化合物,树枝状晶区主要存在金属间化合物；铝侧熔合区存在α(Al)和α(Al)的共晶组织。XRD分析表明,采用SA14043、SA14047焊丝获得焊接接头金属间化合物相有Mg2Si、Al12Mg17、AlMg、Al3Mg2,Mg2Si相使低熔点金属问化合物弥散分布；SA15183、SA15356焊丝获得接头存在金属间化合物相Al12Mg17、AlMg、Al3Mg2。显微硬度测定结果可知,采用SA14043、SA14047焊丝的接头中,镁侧熔合区未形成连续片状金属间化合物层,金属间化合物呈弥散分布,且采用SA14047焊丝GTAW焊接铝侧熔合区软化现象明显改善。采用SA15183、SA15356焊丝的接头中,金属间化合物产生区域较宽,并呈连续片状分布,显微硬度高达250HVSog,采用SA15356焊丝时,铝侧熔合区未出现软化现象。采用GTAW对镁合金(AZ31)和铝合金(7005)进行焊接性试验,揭示了Si、Mg等元素对接头组织结构的影响规律。通过过渡低Si含量的合金元素,改变了金属间化合物的分布状态,改善了焊接接头组织结构,解决了镁与铝异种金属熔焊接头易发生脆性断裂的问题。这为推动镁与铝异种金属熔焊连接的研究及应用提供了试验和理论依据。

【关键词】：
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG457
【目录】：

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