中厚度镁合金TIG焊焊接工艺及接头性能研究

摘要

镁合金具有轻质、抗震、抗电磁干扰、高阻尼性、高负电性和易于回收等优点，其在汽车、摩托车、航空航天领域应用前景十分广阔，被誉为21世纪的绿色工程材料。由于镁合金所具有的特殊物理化性质，使其焊接性较差，严重阻碍了镁合金结构件的使用，因此，研究镁合金焊接问题成为推动该绿色工程材料广泛使用最为迫切的课题。
　　 本文针对目前广泛使用的AZ31镁合金的TIG焊进行研究。AZ31镁合金氩弧焊时，AZ31镁合金氩弧焊接头的热影响区和焊缝分界明显，热影响区晶粒较大，焊缝为细小的等轴晶，焊缝主要存在α-Mg和β-Mg17Al12两种相。拉伸断口形貌分析表明，焊接接头呈韧性-脆性混合断裂，断裂一般发生在晶粒较粗大的热影响区。与母材相比，AZ31镁合金焊缝中镁含量有所降低，铝含量有所增大。
　　 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，CdCl2活性剂对AZ31增加熔深的效果更加明显。
　　 在对AZ31镁合金对接实验中，研究了在A-TIG焊中CdCl2活性剂对焊缝成形的影响。实验结果表明，与无活性剂焊缝相比，CdCl2活性剂能够有效增加镁合金焊缝熔深。镁合金涂敷活性剂CdCl2后焊缝接头微观组织、硬度值分布与未涂敷活性剂的微观组织没有明显区别，拉伸结果显示涂敷活性剂CdCl2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。在此基础上探讨了A-TIG焊接过程的机理。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2镁及镁合金概述

1.2.1 镁的性质

1.2.2镁合金的性质

1.3镁合会的应用

1.4镁合金的焊接性能

1.4.1镁合金的焊接特点

1.4.2镁合金焊接的主要问题

1.4.3镁合金的焊接缺陷

1.5镁合金焊接国内外研究现状

1.5.1 钨极惰性气体保护焊(TIG)

1.5.2熔化极惰性气体保护焊(MIG)

1.5.3 电子束焊接(EBW)

1.5.4 激光焊接(LBW)

1.5.5搅拌摩擦焊接((FSW)

1.5.6激光-电弧复合焊接(LB-TIG/MIG)激光焊接复合技术

1.6本课题的研究内容及意义

1.6.1 本课题的研究内容

1.6.2本课题的意义

第二章试验方案

2.1试验材料

2.2 TIG和A-TIG焊接工艺试验研究方案

2.2.1 焊接工艺方案

2.2.2活性剂的配詈

2.3试验方法

2.3.1焊前准备

2.3.2试验设备

2.3.3焊接过程

2.3.4焊后处理

2.3.5 试样的制备与检测

第三章AZ31镁合金TIG焊焊接工艺和接头的组织与性能研究

3.1 工艺参数对焊缝成型的影响

3.1.1焊接电流

3.1.2 电弧长度

3.1.3保护气流量

3.2焊丝成分对焊缝成型的影响

3.3焊缝外观形貌检测与分析

3.4 TIG焊接头组织特征分析

3.5焊缝物相检测与分析

3.6焊缝的化学成分分析

3.7焊接接头力学性能检测与分析

3.7.1 焊接接头强度检测与分析

3.7.2焊接接头硬度检测与分析

3.8断口形貌检测与分析

3.9本章小结

第四章AZ31镁合金活性TIG焊焊接工艺和接头的组织与性能研究

4.1活性TIG堆焊工艺试验

4.2活性TIG焊对接工艺实验

4.3活性TIG焊焊接头组织特征分析

4.4力学性能检测与分析

4.5镁合金的TIG焊和A-TIG焊焊缝的成分分析

4.5.1化学成分分析

4.6焊缝物相检测与分析

4.7断口形貌分析

4.8活性TIG机理分析

4.8.1 活性剂拘束电弧

4.8.2活性剂改变熔池的表面张力

4.9本章小结

第五章结论与展望

5.1主要结论

致 谢

参考文献

附录：攻读学位期间发表的论文及所取得的研究成果