AZ31B鎂合金與304鋼異種金屬焊接技術(shù)研究.pdf

1、鎂及鎂合金材料是目前可應(yīng)用的最輕的結(jié)構(gòu)材料，被廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、計(jì)算機(jī)、通訊和家電等行業(yè)。鋼是目前應(yīng)用最廣泛的材料之一。這就必然要面臨到這兩種不同合金的連接問題，焊接是工程材料連接的一種主要方法，因此將鎂合金材料與鋼進(jìn)行焊接在工程應(yīng)用方面有著重大的意義，可以充分發(fā)揮鎂合金和鋼的性能優(yōu)勢(shì)，收到“物盡其用”的效果，但目前關(guān)于鎂合金材料與鋼的連接的相關(guān)研究方面的報(bào)道較少，至今還沒有關(guān)于兩種金屬熔焊的報(bào)道。 本課題采用鎢極氬弧

2、焊(TIG)對(duì)AZ31B鎂合金和304鋼異種材料進(jìn)行焊接，由于鎂的熔點(diǎn)低，大約為650℃，沸點(diǎn)為1100℃，而鋼的熔點(diǎn)為1539℃。物理性質(zhì)的巨大差異使得兩種金屬很難進(jìn)行焊接進(jìn)而得到滿意的焊接接頭。在試驗(yàn)中，我們采取了搭接焊的方式，鎂合金在焊接過程中熔化而鋼板不熔化，液態(tài)的鎂潤(rùn)濕固態(tài)的鋼基體形成了異種金屬鎂合金和鋼的焊接接頭。鎂基體在焊接的過程中產(chǎn)生燒損、氧化等現(xiàn)象，流失嚴(yán)重不能得到滿意的焊縫成型。鎂和鋼極難互溶，鎂鋼基體的界面處鎂原子

3、和鐵原子沒有相互擴(kuò)散形成緊密的結(jié)合，同時(shí)金屬氧化物的大量產(chǎn)生使得焊接接頭的性能較低，大約為60MPa。 采用激光一氬弧復(fù)合熱源焊接異種金屬AZ31B鎂合金和304鋼，得到較好的焊縫成型，其焊縫成型為典型的“釘子”形貌，接頭性能為90MPa以上。熔深的大小是影響焊接接頭性能的重要因素之一，焊接速度、激光離焦量、激光斑點(diǎn)與電弧中心距離等焊接參數(shù)的變化會(huì)引起焊縫熔深的較大變化。通過電子探針(EPMA)和掃描電鏡(SEM)對(duì)界面分析發(fā)現(xiàn)

4、，采用不同的焊接參數(shù)得到鎂合金和鋼異種金屬界面有所不同：在焊接過程中，當(dāng)選擇的參數(shù)無(wú)法使接頭處熔化的鎂合金產(chǎn)生蒸發(fā)現(xiàn)象，激光能量密度較小時(shí)，在界面處鎂和鋼之間沒有明顯的相互擴(kuò)散區(qū)域，兩種合金在其界面各自凝固；當(dāng)選擇的參數(shù)使接頭處熔化的鎂合金產(chǎn)生蒸發(fā)現(xiàn)象，激光能量密度較大時(shí)，在界面處鎂和鋼之間存在明顯的擴(kuò)散區(qū)域，鎂原子向鋼基體中擴(kuò)散，在擴(kuò)散區(qū)域是鎂的氧化物和鐵的氧化物組成的混合相。拉伸試驗(yàn)時(shí)，斷裂總是發(fā)生在鎂合金和鋼的界面上，X射線衍射結(jié)