论文部分内容阅读
镁合金作为目前非常重要的轻量化结构用绿色工程材料,在航天、汽车、电子、通讯等领域具有越来越广泛的应用,因而其焊接工艺也受到了人们广泛的关注和重视。目前,可用于焊接镁合金的方法有很多,其中激光焊接(LBW)具有热输入小、焊接速度高等优点而成为了镁合金焊接优选方法之一。本论文采用添加填充带材的CO2激光填充焊工艺(CO2激光填带焊工艺)焊接AZ31镁合金,可以获得表面成形性好、接头微观组织和力学性能优异的焊接接头。与激光自熔焊工艺相比,激光填带焊工艺可以显著降低焊接接头的有效热输入,焊缝熔宽明显减小,热影响区(HAZ)晶粒显著细化。同时,填充带材的加入,还可以消除焊缝表面的蒸发坑,从而消除焊接接头受拉应力作用时的缺口效应,提高了焊接接头的力学性能特别是塑性。研究了不同焊接工艺参数对焊缝成形性及接头组织性能的影响规律,结果表明：随着焊接热输入的增加焊接接头的拉伸强度则随着降低,但降低幅值并不很大。同时,增大焊接热输入可以有效地改善焊缝成分不均的问题。选用Ca、Mn及Al元素对焊缝进行了微合金化处理,研究了这些合金元素及其加入量对焊缝显微组织、力学性能以及腐蚀性能的影响。与添加AZ31带材的焊缝相比,加入一定量的Ca、Mn、Al元素可以显著细化焊缝晶粒组织,提高接头的性能。选用AZCO2、AZCO4及AZC1填充带材焊接AZ31合金,研究了Ca元素的加入对焊缝组织和性能的影响。随着Ca含量的增加,焊缝晶粒首先得到细化而后却呈粗化趋势。同时加入适量的Ca还可细化焊缝的析出相颗粒。当添加AZC04带材(焊缝中Ca含量为0.19wt%)时,焊接接头力学性能达到最好,接头抗拉强度为308MPa达到母材的100%,伸长率也可达到母材的76.7%。焊接时添加AZM05、AZM1、AZM1.5带材研究了Mn元素及其加入量对焊缝组织性能的影响。焊缝中加入Mn元素后晶粒组织得到了显著细化,因而焊接接头的力学性能和抗腐蚀性能得到明显地提高。当添加AZM1.5带材(焊缝中Mn含量为0.58wt%)时,晶粒平均尺寸约为6μm仅为添加AZ31带材的焊缝晶粒尺寸的33%,此时焊接接头的抗拉强度可达306MPa约为母材的99.2%,而断后伸长率可以达到母材的81.6%。为了研究Al含量对AZ31镁合金激光焊接焊缝组织性能的影响,采用AZ31、AZ61、AZ91带材对其进行焊接,结果表明随着焊缝中A1含量的增加,焊缝晶粒逐渐细化,析出相逐渐增多,其中性能最好的试样为添加AZ61带材的接头。