AZ31B鎂合金及其焊接接頭平面應(yīng)變斷裂韌度的試驗研究.pdf

1、由于鎂合金質(zhì)輕高強，易于循環(huán)利用等一系列優(yōu)點，對它的研究和應(yīng)用越來越受到世界材料學(xué)界及工業(yè)界的關(guān)注，被譽為21世紀最具有發(fā)展?jié)摿颓巴镜木G色工程材料。鎂合金已經(jīng)成為繼鋼鐵和鋁合金之后的第三大工程材料。然而若作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件廣泛應(yīng)用，鎂合金必然面臨連接問題。焊接將是一種優(yōu)選的連接方法。平面應(yīng)變斷裂韌度KIC為表征材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展能力的材料常數(shù)，是現(xiàn)代工程設(shè)計中衡量材料性能必不可少的基本參數(shù)之一。正因為焊接接頭的斷裂韌度是影響焊接結(jié)構(gòu)件安全

2、性的重要因素，本文對鎂合金及其焊接接頭的KIC進行了試驗研究。
　　 本文采用三點彎曲(SEB)方法試驗對AZ31B鎂合金及其焊接接頭的平面應(yīng)變斷裂韌度進行了試驗研究。論文著重測試了AZ31B鎂合金母材、AZ31B鎂合金鎢極惰性氣體保護(TIG)焊焊縫中心區(qū)、焊接熱影響區(qū)及縱向接頭(裂紋橫穿焊縫)試件的載荷-裂紋張口位移(P-V)曲線，在此基礎(chǔ)上分別計算得出它們的平面應(yīng)變斷裂韌度KIC值。研究了它們的微觀和宏觀斷口形貌，并進行了

3、分析對比，本試驗還特別考慮了擠壓方向因素對平面應(yīng)變斷裂韌度值的影響。
　　 對缺口方向與擠壓方向平行、斜45°和垂直的AZ31B鎂合金母材SEB試件進行了三點彎曲試驗，得到載荷-裂紋張口位移(P-V)曲線并計算得到它們的KIC值。其中缺口方向平行于擠壓方向試件的斷裂韌度范圍為8.94MPa～10.13MPa，缺口方向45°傾斜于擠壓方向試件的斷裂韌度范圍為9.06MPa～10.15MPa，缺口方向垂直于擠壓方向試件的斷裂韌度范圍

4、為8.91MPa～11.71MPa。
　　 分別對AZ31B鎂合金焊縫中心區(qū)及焊接熱影響區(qū)SEB試件進行三點彎曲試驗，測得它們的P-V曲線后計算得到其平面應(yīng)變斷裂韌度KIC范圍分別為15.75MPa～18.47MPa和 12.89MPa～14.67MPa。
　　 對AZ31B鎂合金縱向焊縫(裂紋橫穿焊縫)SEB試件進行三點彎曲試驗，測得它們的P-V曲線后計算得到其平面應(yīng)變斷裂韌度KIC范圍為15.74 Mpa～16.45

5、MPa。
　　 對各試件組的KIC值進行對比分析，大體所表現(xiàn)的抵抗裂紋擴展能力優(yōu)劣順序如下：AZ31B鎂合金焊縫中心區(qū)試件，縱向焊縫，焊接熱影響區(qū)，缺口垂直擠壓方向母材試件，缺口傾斜擠壓方向45°母材試件，缺口平行擠壓方向母材試件。
　　 利用掃描電子顯微鏡(SEM)對各組試件斷口自裂紋起始處到結(jié)束進行觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大部分斷口整體表現(xiàn)出逐漸增強的解理斷口形貌特征。個別斷口出現(xiàn)有少量的疲勞條紋，這是由于預(yù)置疲勞裂紋時復(fù)雜的