AZ31鎂合金顆粒增強TIG焊接頭微觀組織與力學性能研究.pdf

1、鎂合金因質量輕、高比強度和良好的電磁屏蔽性能等優(yōu)點而廣泛應用于航天航空、汽車工業(yè)和電子通訊等領域。目前越來越多的鎂合金焊接件在上述領域得到應用，因此研究高效和性能優(yōu)良的鎂合金焊接技術顯得尤為重要。實際生產(chǎn)過程中，鎂合金的焊接優(yōu)先選用鎢極氬弧焊（TIG）。但是，鎂合金的TIG焊接接頭晶粒粗大、易產(chǎn)生氣孔和力學性能較低等因素限制其在工程中的應用。為解決上述問題，添加增強顆粒和稀土粉末可作為研究手段。本文采用光學顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀

2、、顯微硬度計和拉伸試驗機等分析手段，以AZ31鎂合金為研究對象，研究焊接速度對AZ31鎂合金納米顆粒增強活性鎢極氬弧焊（NSA-TIG）焊接接頭 SiC顆粒的分布、微觀組織和力學性能的影響，并對焊件溫度場和流場進行數(shù)值模擬。另外，提出了復合增強顆粒（SiC+Ce）作為TIG焊涂覆劑，研究了復合增強顆粒中稀土Ce的含量和復合增強顆粒涂覆量對AZ31鎂合金TIG焊接接頭微觀組織、焊接缺陷和力學性能的影響。
　　在AZ31鎂合金NSA-

3、TIG焊接頭中，SiC顆粒主要分布在熔池的中心區(qū)域和上半部分。隨著焊接速度的增加，熔池中的 SiC含量逐漸降低，當速度超過180 mm/min時，部分SiC顆粒團聚在熔池中。熔池中心區(qū)域和上半部位的硬度值高于其他區(qū)域的硬度值。隨著焊接速度的增加，接頭極限抗拉強度先增加后減小，在焊接速度180 mm/min時接頭極限抗拉強度可達到230MPa。極限抗拉強度的變化規(guī)律主要是由SiC顆粒的細晶強化、熱錯配強化和奧羅萬強化的作用引起的。

4、　　對AZ31鎂合金NSA-TIG焊接進行數(shù)值模擬，研究了不同焊接速度下的熔池行為。結果表明，隨著焊接速度的增加，熔池表面的溫度梯度逐漸密集，在熔池中心的液態(tài)金屬流動性能逐漸降低，模擬結果表明熔池中心區(qū)域液態(tài)金屬的流動性能最佳。
　　將不同比例的SiC顆粒和Ce粉混合均勻作為復合增強顆粒進行AZ31鎂合金顆粒增強TIG焊。研究了稀土Ce在復合增強顆粒中的含量對AZ31鎂合金顆粒增強 TIG焊接接頭微觀組織、焊接缺陷和力學性能的影響

5、。結果表明，添加少量的Ce對接頭有細化晶粒尺寸、減少氣孔率和提高力學性能的作用。加入 Ce和 SiC后，焊縫接頭微觀組織主要由α-Mg晶粒、β-Mg17Al12、SiC和Al3Ce相組成。隨著Ce含量的增加，接頭中α-Mg晶粒逐漸增大而α-Mg晶粒中Al含量逐漸減少，這導致了接頭力學性能的降低。
　　在得到最優(yōu)比例的復合增強顆粒條件下，研究了復合增強顆粒涂覆量變化對AZ31鎂合金TIG焊接接頭宏觀形貌、微觀組織和力學性能的影響。實