超轻双相LZ91镁锂合金搅拌摩擦搭接焊接技术研究

摘要

以2 mm厚双相LZ91镁锂合金为研究对象,通过FSW技术对其进行搭接焊接,重点研究了焊接速度的变化对焊缝成形、接头中原始搭接界面迁移以及接头性能的影响。结果表明,采用普通的锥形搅拌针工具,在工具转速为2000 r/min和轴肩下压量0.2 mm下,当焊接速度为800和1200 mm/min时,均可以实现LZ91合金的搅拌摩擦搭接焊接(FSLW)。但是,当焊接速度过大(1600 mm/min)时,会在接头内部出现由于热输入不足而形成的隧道缺陷。对接头的微观组织分析发现,FSLW接头中的搅拌区由细小的等轴晶构成,前进侧(AS)中热机影响区(TMAZ)/热影响区(HAZ)中的白色α-Mg相晶粒尺寸略大于后退侧(RS);而灰色的β-Li相晶粒尺寸明显小于RS,且随着焊接速度的增加,热输入变小,搅拌区中晶粒细化的现象更加明显。此外,LZ91合金FSLW接头中存在轻微的界面迁移现象。RS中冷搭接缺陷由原始搭接界面一直延伸至搅拌区中,呈现先向上再向下变化的趋势;AS中的钩状缺陷迁移程度较轻,并且呈现轻微向下弯曲的特征,而且随着焊接速度的增加,界面迁移的程度也发生轻微的加重。另外,通过宽度为12 mm的FSLW接头的性能测试表明,在本实验条件下,将冷搭接作为受力侧的接头性能(小于1.9 kN)要低于将钩状缺陷作为受力侧的接头(高于2.1 kN),冷搭接缺陷对接头性能的不利影响要比钩状缺陷的影响更为恶劣。