AZ系列鎂合金攪拌摩擦點(diǎn)焊的研究.pdf

1、本文以AZ31變形鎂合金為研究對象，通過采用宏觀形貌觀察、顯微組織分析、拉伸實(shí)驗(yàn)和硬度測試等方法，系統(tǒng)地研究了攪拌針直徑、下壓量、搭接方式及焊后熱處理對AZ31鎂合金攪拌摩擦點(diǎn)焊(FSSW)接頭宏觀形貌、微觀組織和機(jī)械性能的影響，揭示了微觀組織演變規(guī)律及其與焊接接頭力學(xué)性能之間的關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合理論分析，得到以下主要結(jié)論：
　　 研究攪拌針直徑對AZ31鎂合金攪拌摩擦點(diǎn)焊接頭微觀組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：由于

2、攪拌針直徑增加會增強(qiáng)焊接過程中的攪拌作用并提高焊接溫度，促進(jìn)了界面反應(yīng)，因此攪拌摩擦點(diǎn)焊接頭的鉤形曲面的高度和寬度隨著攪拌針直徑的增加而增加。焊接熱輸入隨著攪拌針直徑的增加而增加，從而導(dǎo)致焊核區(qū)、熱機(jī)影響區(qū)和熱影響的晶粒粗化，顯微硬度下降。焊接接頭鉤形曲面的高度和寬度決定著接頭的抗剪切力，因此攪拌摩擦點(diǎn)焊接頭的剪切拉伸力隨著攪拌針直徑的增加而增加。
　　 研究下壓量對AZ31鎂合金攪拌摩擦點(diǎn)焊接頭宏觀形貌、微觀組織和焊接性能的影

3、響。結(jié)果表明：焊接熱輸入、焊接接頭鉤形曲面的寬度和晶粒尺寸隨著下壓量的增加而增加。下壓量增加，焊核區(qū)的等軸晶更加均勻。當(dāng)下壓量較小時，熱機(jī)影響區(qū)主要受摩擦擠壓作用的影響，晶粒小而均勻；當(dāng)下壓量較高時，熱機(jī)影響區(qū)主要受熱循環(huán)作用的影響，晶粒粗化且不規(guī)則。熱影響區(qū)僅受熱循環(huán)的作用，因此晶粒逐漸粗化。隨著下壓量的增加，焊核區(qū)、熱機(jī)影響區(qū)和熱影響區(qū)的顯微硬度都呈現(xiàn)降低趨勢。攪拌摩擦點(diǎn)焊接頭的剪切拉伸力隨著下壓量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。當(dāng)下

4、壓量為0.8mm時，焊接接頭的剪切拉伸力最大。當(dāng)下壓量達(dá)到1.0mm時，焊接接頭出現(xiàn)了Liquid Penetration Induced Cracking(LPI裂紋)，導(dǎo)致剪切拉伸力降低。
　　 研究搭接方式對AZ31鎂合金攪拌摩擦點(diǎn)焊接頭微觀組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：毗鄰攪拌針的焊核區(qū)組織主要由搭接試樣的上板構(gòu)成。所有搭接試樣中，AZ61同種鎂合金焊接時的焊接接頭鉤形曲面的寬度、剪切拉伸力和焊核區(qū)的顯微硬度最高。AZ

5、31與AZ61異種鎂合金焊接時，曲面縱向段出現(xiàn)了不規(guī)則變形，而當(dāng)AZ61鎂合金為上板時，焊核區(qū)的顯微硬度較高。此外，通過縱向方向的硬度測試發(fā)現(xiàn)，焊接接頭焊核區(qū)的顯微硬度先增加，后急劇下降。
　　 研究焊后熱處理對AZ31鎂合金攪拌摩擦點(diǎn)焊接頭微觀組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：當(dāng)熱處理溫度為200℃時，毗鄰攪拌針的焊核區(qū)晶粒開始長大且匙孔壁區(qū)域的晶粒明顯粗化，熱機(jī)影響區(qū)出現(xiàn)再結(jié)晶晶粒但并未長大。當(dāng)熱處理溫度為250℃時，毗鄰攪拌