镁合金活性TIG焊和真空扩散焊的研究

摘要

近年来，轻量化的需求使镁合金在航空航天汽车电讯领域的应用迅速扩大，镁合金焊接技术是决定镁合金应用发展的关键技术和当前的研究热点。本文通过重熔、堆焊、对接三类实验研究A-TIG焊对镁合金的接头熔深、组织和性能的影响，同时研究镁合金无中间层扩散焊接工艺对焊接接头组织和力学性能的影响。 重熔实验针对AZ31镁合金材料，在没有涂敷活性剂的实验中，焊缝熔深随着焊接电流的增大而增大，与此同时，焊缝的熔宽也随着焊接电流的增大而缓慢增大。在涂敷活性剂的实验中，研究了在A - TIG焊中单一成分的活性剂对焊缝成形的影响。试验结果表明，与无活性剂的焊缝相比，活性剂TiO2、SiO2、Cr2O3、CdCl2和CaCl2能够有效地增加镁合金焊缝的熔深和深宽比，活性剂CdCl2的作用效果最好。但涂敷有氟化物的镁合金焊缝没有增加熔深的效果，涂敷CaF2的焊缝甚至出现开裂现象。在对AZ31镁合金厚板材的重熔实验中，使用活性剂大都可使焊缝熔深增加，使用氯化物活性剂对AZ31镁合金焊道深宽比的影响较大，CdCl2和MgCl2的影响最强。 在对AZ31镁合金堆焊实验中，氧化物作为活性剂可小幅度地增加焊缝熔深；氯化物作为活性剂增加焊缝熔深的效果相当明显。活性剂对AZ61增加熔深的效果更加明显。 对接实验针对AZ31和AZ61镁合金材料，研究了在A - TIG焊中混合成分的活性剂对焊缝成形的影响。试验结果表明，与无活性剂的焊缝相比，混合活性剂都能够有效地增加镁合金焊缝的熔深。镁合金涂敷活性剂H4(40﹪CdCl2，20﹪TiO2，20﹪SiO2，20﹪Cr2O3)后焊缝接头的微观组织、硬度值分布与未涂敷时焊缝接头的微观组织没有明显区别，只是前者热影响区稍宽。在AZ31镁合金的焊接中，活性剂H4的增加熔深效果最好，在AZ61镁合金的焊接中，涂敷H4活性剂的焊缝出现全熔深现象。拉伸结果显示涂敷活性剂对接头的强度没有影响，断口分析表明，为解理和塑坑组成的混合断口。 通过对不同工艺条件下扩散焊试样接头金相组织、成分分布、剪切性能和硬度变化的分析，得出AZ31合金扩散焊时最佳工艺参数为温度480 ℃，压力达到15 MPa ，保温时间为150 min。在此基础上探讨了扩散焊接过程的机理。