AZ31B镁合金CO2激光焊接接头组织性能分析

摘要

镁合金具有很多优点，例如密度低、比强度高、比刚度高、导热性好以及可回收等，所以镁合金成为被广泛应用的轻量化结构绿色工程材料。镁合金在汽车、航空、电子通讯等领域有着广泛的应用前景。但是镁合金存在易蒸发，焊接过程较难控制等问题，因此，其连接性也得到了越来越多的关注。已有的用于焊接镁合金的方法很多，由于激光焊接工艺对于焊接镁合金有很多优点，例如焊接速度快,焊接热输入较小，焊缝以及热影响区较窄,焊缝组织细小以及焊接变形小等,因此激光焊接镁合金在各行业得到广泛的关注。实验以5mm厚的AZ31B镁合金为研究对象，采用CO2激光焊接，研究了不同焊接工艺参数对焊缝的成形及接头组织性能的影响规律，研究焊缝成形特点及组织性能，为镁合金在生产中的应用提供必要的实验数据和理论依据。
　　实验结果表明焊接功率为1600W-1800W之间，且焊接速度为500mm/min-600mm/min时，可以获得成形良好的焊缝：焊缝狭窄，无明显的热影响区，焊缝区为细小的等轴晶且焊缝内部气孔和裂纹等缺陷较少。
　　通过对焊接接头组织观察发现，AZ31B镁合金激光焊接过程中存在的主要缺陷有气孔和热裂纹。气孔产生的原因主要是焊接过程中外界或内在因素作用下产生的氢在焊接凝固过程中其溶解度随温度的降低急剧下降，导致氢大量析出又没来得及逸出熔池，从而残留在焊缝内部形成气孔。AZ31B镁合金焊接过程中产生的热裂纹主要是镁合金中存在的低熔点共晶合金和焊接凝固过程中产生内应力的共同作用。
　　能谱分析表明，焊缝区由于镁和锌熔点低，焊接过程中相对其他合金元素先达到沸点且较晚凝固，持续保持液态时间较长，从而蒸发较多，导致焊缝相对母材镁和锌的相对含量降低；其他合金元素含量虽然略有降低，但降低相比镁、锌少，所以相对含量有所升高；
　　硬度测试显示功率1600W配合焊接速度600mm/min时焊缝抗拉强度和硬度相对较高。焊缝硬度平均值可达58.6HV，熔合区平均值为57.8HV，热影响区为58.1HV。焊缝区硬度最高，其次为热影响区，熔合区最低。拉伸试验表明 AZ31B镁合金CO2激光焊接均在焊缝处发生断裂，抗拉强度平均值达到191.96MPa，为母材的91.57％，断后伸长率为1.64%。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 镁合金焊接概述

1.3 镁合金激光焊接

1.4 课题研究内容

第二章 实验材料、设备及研究方法

2.1 实验材料

2.2 实验设备

2.3 焊接工艺

2.4 焊接接头组织分析及性能测试

第三章 AZ31B镁合金CO2激光焊接工艺研究

3.1 焊接接头形貌

3.2 工艺参数对焊缝成形的影响

3.3 工艺参数对焊缝组织的影响

3.4 力学性能测试

3.5 小结

第四章 典型焊接接头组织及缺陷分析

4.1 典型焊缝的宏观形貌

4.2 典型焊缝的显微组织

4.3 焊缝成分分析

4.4 析出相分析

4.5 缺陷分析

结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文