压铸态AZ91D镁合金搅拌摩擦焊组织与力学性能研究

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为将原镁变成各种高附加值和高技术含量的深加工产品，我国的镁合金压铸行业得到了空前的发展。镁合金压铸结构件正在朝着大型化、复杂化和集成化方向发展，压铸件的焊接和铸-焊复合成形成为一种可能。采用普通熔化焊连接压铸镁合金，除了热影响区可能发生类似于热处理时的鼓泡现象外，其焊缝和熔合区还会由于气体被释放并聚集、膨胀而导致严重的气孔缺陷。因此，本课题把搅拌摩擦焊这一固相焊接技术引入压铸镁合金的焊接，以期解决压铸态镁合金焊接难的问题。
　　本文以压铸态AZ91D镁合金为研究对象，使用单螺纹搅拌头焊接了4mm厚的压铸态AZ91D镁合金，采用光学显微镜，扫描电子显微镜（SEM&EDS）、静态拉伸等检测方法，系统的研究了压铸态AZ91D镁合金焊缝微观组织特点、焊缝隧道状缺陷形成机理、工艺参数对焊缝力学性能的影响。主要研究结果如下：
　　①焊核区为典型的变形-再结晶组织，为细小、均匀的等轴晶。在焊缝中心纵截面方向：顶部冠状区组织为均匀粗大、高致密度的再结晶晶粒；中心环形区域及焊核底部组织相对细小，均匀程度不如焊核冠状区。机械-热影响区为部分再结晶组织，靠近焊核一侧组织均匀细小，为再结晶组织，靠近热影响区一侧组织粗大、不均匀，且晶界处存在少量、不连续的第二相组织β-Mg17Al12。热影响区组织形貌与母材相近但伴有轻微的长大现象。此外，焊缝前进侧组织呈现出突变趋势，返回侧的组织过渡趋势相对平缓。
　　②焊缝的隧道状缺陷可以用匙孔末端形貌进行表征。该缺陷主要是工艺参数不当时，率先在冠状区与环形区交界处产生，本实验中，当vr/vw≥10时，焊接速度保持在40~80mm/min范围内，搅拌头旋转频率保持在700~1500r/min范围内变化，则焊缝接头不容易出现隧道缺陷。这种类型的缺陷对于焊接速度较为敏感，而搅拌头旋转速度可在较大范围内变动。
　　③焊缝拉伸样断口位于前进侧，为韧脆混合断裂模式。在焊缝顶部呈现出沿晶断裂，中心部位断口形貌呈现出河流花样，断口与主应力方向垂直。底部断口呈现出明显的撕裂状韧窝。焊缝接头的硬度分布状况呈现出典型的“W”形，硬度值最低出现在前进侧的热影响区，硬度最高值出现在焊缝中心。当搅拌头旋转速度为900r/min，焊接速度为60mm/min时，接头抗拉强度为198MPa，可达母材的86％，焊缝延伸率为3%。

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作者
张均成;
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作者单位

重庆大学;

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授予单位重庆大学;
学科材料加工工程
授予学位硕士
导师姓名游国强;
年度 2013
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类焊接结构的应力与变形;
关键词
镁合金; 压铸结构件; 搅拌摩擦焊; 力学性能; 微观组织;

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