新型含Al變形鎂合金攪拌摩擦焊接組織與性能研究.pdf

1、新型變形鎂合金Mg-Al-Sn和Mg-Al-Mn系合金板材因具有較低的成本、優(yōu)異的力學(xué)性能，具有較為廣闊的應(yīng)用前景。然而，作為大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用離不開合理的焊接技術(shù)。傳統(tǒng)的焊接工藝極易產(chǎn)生氧化物、孔洞、熱裂紋等缺陷，攪拌摩擦焊接作為一種固相連接技術(shù)可有效地避免上述缺陷的出現(xiàn)，獲得高質(zhì)量的焊接接頭，廣泛用于連接鋁合金、鎂合金等輕合金。同時，由于鎂合金的耐蝕性能差，焊接前后接頭耐蝕性能的變化顯得尤為重要。為了推廣新型變形鎂合金板材的商業(yè)化

2、應(yīng)用，本文對新型變形鎂合金進(jìn)行攪拌摩擦焊，確定了合理的工藝參數(shù)范圍，獲得了良好的焊接接頭。通過金相顯微鏡、X射線衍射、掃描電鏡及能譜分析、差熱分析、拉伸性能測試、硬度測試、浸泡實驗、析氫實驗及極化曲線測試等手段，系統(tǒng)研究了工藝參數(shù)、合金成分對焊接接頭組織、力學(xué)性能及耐蝕性能的影響，得到的主要結(jié)果如下：
　　① AT61（Mg-6Al-1Sn-0.3Mn）鎂合金在其它工藝參數(shù)不變時，在旋轉(zhuǎn)速度為1200~1600r/min，焊接速度

3、為60~180mm/min范圍內(nèi)實現(xiàn)良好連接，最大的抗拉強(qiáng)度出現(xiàn)在工藝參數(shù)為“1200-120”下，其接頭強(qiáng)度系數(shù)達(dá)到母材的88%。AT61合金中的第二相為 Al8Mn5，經(jīng)過攪拌摩擦焊接之后，母材中長條狀的第二相轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀并彌散分布于Mg基體中。
　　②研究體系中的合金元素對焊接性能影響顯著。Mn元素能夠細(xì)化晶粒、增加第二相的數(shù)量，對合金的力學(xué)性能有益，但不一定能提高合金的焊接性能；Mg-xAl-1Mn（x=1,3,6）合金攪

4、拌摩擦焊的結(jié)果表明，低 Al含量的合金需要更大的熱輸入。隨著Al含量的增加，焊核區(qū)由不完全再結(jié)晶逐漸變?yōu)橥耆俳Y(jié)晶，合金的接頭抗拉強(qiáng)度系數(shù)逐漸增加，硬度逐漸增加。
　?、劢?jīng)過攪拌摩擦焊之后，AM61（Mg-6Al-1Mn）鎂合金在不同工藝參數(shù)下接頭的析氫速率均小于母材，在工藝參數(shù)“1150-360”下具有較好的耐蝕性能，浸泡后的掃描結(jié)果結(jié)果表明母材比焊核區(qū)優(yōu)先發(fā)生點蝕。
　　④ Mn元素的加入能夠提高M(jìn)g-1Al-1Sn合金

5、的耐蝕性能，且經(jīng)過攪拌摩擦焊接之后，兩種合金局部接頭的耐蝕性能均優(yōu)于母材。
　　⑤同一參數(shù)下經(jīng)過攪拌摩擦焊之后，AM11（Mg-1Al-1Mn）和AM61接頭的析氫速率小于母材，AM31（Mg-3Al-1Mn）則相反，單位時間內(nèi)母材的析氫速率變化為：AM31＜AM61＜AM11，極化曲線測試結(jié)果表明經(jīng)過攪拌摩擦焊接之后的接頭的耐蝕性能均優(yōu)于母材。
　?、尥粎?shù)下經(jīng)過攪拌摩擦焊之后，AM61接頭的耐蝕性能優(yōu)于母材，而AT61