鎂合金焊接性及激光沖擊強(qiáng)化鎂合金焊接件研究.pdf

1、鎂合金具有密度小、比強(qiáng)度和比剛度高、導(dǎo)熱性好、易回收等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為21世紀(jì)的“綠色工程材料”，在航空航天及交通等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。但鎂合金強(qiáng)度低、耐蝕性和焊接性能差，限制了其優(yōu)越性的發(fā)揮。隨著能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，構(gòu)件的輕量化成為解決這些問(wèn)題的重要途徑。因此，加大鎂合金基礎(chǔ)研究，不僅符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的需要，而且經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益十分可觀。為此本文開(kāi)展了AZ31B鎂合金氬弧焊焊接性研究及焊接件激光沖擊強(qiáng)化研究，為鎂合金表面自納

2、米化和沖擊韌性的提高提供了新的工藝方法，在鎂合金氬弧焊接件表面改性處理方面，具有重要的實(shí)用價(jià)值。
　　 采用鎢極氬弧焊接方法，根據(jù)優(yōu)化的焊接工藝參數(shù):焊接電流45～50A，鎢極直徑φ2mm，焊絲直徑φ2唧，保護(hù)氣體（氬氣）流量8～10L/min，焊接速度以獲得理想的焊接接頭為準(zhǔn)。利用自制的焊絲，采用單面焊接雙面成型工藝手工焊接2.2mm厚AZ31B鎂合金薄板，獲得了理想的焊接接頭。觀測(cè)了焊接接頭宏觀和微觀結(jié)構(gòu)，測(cè)定了焊縫成分、殘

3、余應(yīng)力、動(dòng)電位極化曲線以及焊接件力學(xué)性能，分析了焊縫組織成分的變化、殘余拉應(yīng)力和焊接缺陷產(chǎn)生的原因。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:焊接頭熔池由細(xì)小的等軸晶組成，熱影響區(qū)晶粒粗大，TIG焊接件抗拉強(qiáng)度為母材的70％，熱影響區(qū)表層殘余拉應(yīng)力高達(dá)60MPa，TIG焊接件自腐蝕電位減小了27mV，腐蝕電流增大了41.4％，說(shuō)明AZ31B鎂合金焊接件在3.5％NaCI溶液中的腐蝕傾向高于母材。
　　 根據(jù)優(yōu)化的激光工藝參數(shù)，采用法國(guó)Thales公司研制的

4、YAG激光器，波長(zhǎng)為1.054μm，脈沖寬度為15ns，脈沖能量4J，光斑直徑3mm，選用美國(guó)3M公司生產(chǎn)厚度為0.1mm的鋁箔作為涂層，選用厚度為3mm水簾作為約束層，在AZ31B鎂合金焊接件熱影響區(qū)表面制得納米晶，表層納米晶粒大小在35nm左右。測(cè)定了殘余應(yīng)力、動(dòng)電位極化曲線、力學(xué)性能。與基體硬度(61.4HV)相比，表面硬度提高了78.2％，塑性變形層深度達(dá)到800um左右;激光沖擊強(qiáng)化不但消除了焊接件表面有害的殘余拉應(yīng)力，而且在

5、焊縫熱影響區(qū)誘導(dǎo)的殘余壓應(yīng)力高達(dá)—125MPa;激光沖擊強(qiáng)化后，AZ31B鎂合金焊接件腐蝕電位正移88my，腐蝕電流減小了73.4％，說(shuō)明激光沖擊強(qiáng)化降低了AZ31B鎂合金焊接件在3.5％NaCl溶液中的腐蝕傾向。
　　 室溫拉伸實(shí)驗(yàn)表明:激光沖擊強(qiáng)化使鎂合金AZ31B抗拉強(qiáng)度提高了15.2％左右，屈服強(qiáng)度提高了15.7％，但延伸率下降了2％左右，這說(shuō)明激光沖擊強(qiáng)化在提高鎂合金強(qiáng)度的同時(shí)，塑性略有下降。夏比沖擊實(shí)驗(yàn)表明:激光沖擊