AZ31B镁合金厚板变极性等离子加丝焊接工艺及接头组织性能研究

摘要

镁合金是目前国内外积极开发的一种高性能轻型结构材料,具有低密度、高比强度比刚度、阻尼减震性好、易机械加工及良好的可回收性等优点,被誉为“21世纪的绿色结构材料”,成为汽车、摩托车轻量化和节约能源的理想材料。随着越来越多镁合金焊接件在工业上的应用,研究和推广镁合金高效焊接工艺己成为实际生产的迫切要求。　　由于镁合金特殊的物理化学性能,其焊接性很差,采用传统焊接方法易产生粗晶、氧化、蒸发、裂纹、气孔等缺陷,选择一种适合于镁合金特点的焊接方法是制造镁合金结构件的关键。　　针对在镁合金结构件生产中有广泛应用前景的变极性等离子焊接方法,开展8 mmAZ31B镁合金板材对接焊研究,利用金相显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸试验机和扫描电子显微镜等分析测试手段研究了焊接接头各区域的显微组织、焊缝的相组成、接头的力学性能、断口形貌特征以及接头区的物相成分等,并对焊接接头的耐蚀性机理进行了深入分析。　　利用变极性等离子焊接方法加丝焊接AZ31B镁合金,通过适当选择焊接工艺参数可以获得比较理想的焊缝成型,背面保护气和正面保护气的合理应用是获得良好焊缝成形的关键因素。采用小焊接电流、大的等离子气流量及高的焊接速度可以获得理想的焊缝成型和接头力学性能。焊接工艺参数(焊接电流、等离子气流量、焊接速度)的变化不会影响焊接接头的相组成,只能改变焊接接头组织晶粒大小。焊接接头没有明显的热影响区,焊缝区为细小的等轴晶,热影响区呈现母材与焊缝的混合特征。焊缝区各元素没有明显的区域偏析,Al、Mn、Zn等元素整体上固溶在Mg基体中,在局部有Al-Mn相生成。焊缝由单相α-Mg组成,无β-Mg17Al12脆性相。拉伸试验断裂在熔合区,接头强度可达到母材强度的95％,断口表现为脆性断裂。AZ31B镁合金焊接接头没有气孔生成,无热裂纹。焊接工艺参数变化时焊接接头硬度趋势相同、硬度值大小变化不大。焊缝硬度大于母材但小于熔合区硬度,沿熔深方向硬度没有明显变化。焊缝区的电极电位比母材的电极电位正,腐蚀电流密度相差不大,焊缝的耐蚀性略强于母材。

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第一章 绪 论

1.1 引 言

1.2 镁合金的性质及其应用

1.3镁合金的焊接现状及发展趋势

1.4 变极性等离子国内外发展现状

1.5本课题的研究背景、目的和内容

1.6 本课题创新点

第二章 试验条件、方法与设备

2.1 实验材料

2.2 变极性等离子焊接设备及主要的工艺参数

2.3 实验方法及过程

2.4 焊缝的耐蚀性检测

第三章 焊接工艺参数的确定

3.1 起弧段工艺研究

3.2焊接工艺参数的确定

3.3 焊接工艺参数与焊缝成型的关系

3.4 本章小结

第四章 VPPA焊接接头力学性能和微观组织研究

4.1 焊接工艺参数对VPPA焊接接头组织的影响

4.2 AZ31B镁合金VPPA焊接接头的组织结构特点

4.3 AZ31B镁合金VPPA焊接接头力学性能分析

4.4本章小结

第五章 焊接接头的腐蚀性研究

5.1 镁合金的腐蚀行为

5.2 镁合金表面腐蚀防护技术

5.3 焊接接头的腐蚀性研究

5.4本章小结

第六章 结 论

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果