AZ31B镁合金激光喷丸后形变强化及疲劳断口分析

AZ31B镁合金TIG焊焊接接头的疲劳性能

在镁合金az31b表面通过预镀锌处理后采用无机熔盐电沉积铝锰合金.使用sem、edx和xrd分析镀层的表面形貌、成分和组织,采用动电位极化曲线及表面显微硬度测量考察了镀层对镁合金耐蚀耐磨性的影响。结果表明,熔盐成分、电流密度和熔体温度等典型工艺参数对铝锰合金镀层的形貌、成分和组织都具有重要的影响,进而影响了镀层的耐蚀性。镁合金电镀铝锰合金后,腐蚀电位有很大的提高,而腐蚀电流密度大幅度的下降;同时铝锰合金镀层表现出很高的硬度,显著的提高了镁合金的耐蚀耐磨性。

通过az31b镁合金板材高温拉伸实验,分别讨论了成形温度、应变速率以及各向异性对镁合金流变的影响。实验结果表明,温度越高、应变速率越低,镁合金的塑性越好;取样方向与轧制方向成45°时,由于在此方位孪生取向因子最大,因而该方向的塑性很高,与0°方向塑性基本相同。对变形后的镁合金进行金相组织观察发现,250℃时镁合金显微组织几乎都是由细小的等轴晶粒组成,优于其他温度下的显微组织;结合温度对镁合金流变的影响,确定镁合金的最佳温成形温度为250℃。依据实验数据建立了两种硬化本构模型,即fields-backofen模型和指数模型。分别将两种模型预测结果与实验数据对比表明,采用指数模型能更好的预测镁合金温成形流变应力。

镁合金az31b钎焊用焊剂及钎焊料——镁合金az31b钎焊用焊剂及钎焊料

采用与母材同质的焊丝对az31b镁合金板材进行手工钨极氩弧焊,利用专门设计的模具对镁合金熔焊接头进行423k弯曲变形试验,通过光学显微镜、扫描电镜及拉伸试验机等手段,研究了弯曲前、后的az31b镁合金熔焊接头的微观组织及力学性能。结果表明:az31b镁合金熔焊接头经423k弯曲变形后,焊缝区和热影响区都出现了一定的孪晶,接头热影响区铸态枝晶组织转变为细小的孪晶组织,孪生成为接头主要的变形机制;焊缝近表面处孪晶密度比中部密度大,焊缝及热影响区晶粒明显得到细化;接头抗拉强度由原先的178mpa增加至216mpa,伸长率由7%提高到9%。

采用火焰喷涂及激光重熔工艺在az31镁合金表面制备al合金化层,以期改善镁合金的表面性能。采用x射线衍射仪(xrd)、扫描电镜(sem)等材料表征手段分析了合金化层显微组织结构特征,利用显微硬度计测量合金化层深度方向上的显微硬度,利用mrh3摩擦磨损实验机测试合金化层的耐磨性能。通过阳极极化实验评价了激光合金化组织的腐蚀性能。结果表明,az31镁合金激光合金化层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能明显提高,这归因于合金化层中密集分布的mg2al3、mg17al12等金属间化合物相。

以al基钎料对变形镁合金az31b进行了高频感应钎焊,研究了变形镁合金az31b钎焊接头的钎缝物相和力学性能。采用扫描电镜、x射线衍射仪、x射线能谱分析仪等分析了接头的界面组织及钎缝生成相,测试了接头的抗拉强度及界面生成相的显微硬度。结果表明:钎缝中钎料与母材发生界面反应生成α-mg,-βmg17(al,zn)12相。钎焊搭接接头平均剪切强度为27mpa,对接接头平均抗拉强度为42mpa。对接接头断口的主要断裂形式为沿晶脆性断裂,断裂主要产生在-βmg17(al,zn)12硬脆相处。

规范参数对AZ31B镁合金点焊接头组织和性能的影响

为了连接变形镁合金az31b,以al基钎料对变形镁合金az31b进行高频感应钎焊。采用扫描电镜、x射线衍射仪、x射线能谱等分析钎焊接头的显微组织及钎缝物相,测试钎焊接头的力学性能及显微硬度。结果表明:在钎焊过程中熔融的al基钎料与固态的az31b母材发生强烈的合金化作用,原始钎料中均一的mg32(al,zn)49相在钎焊后完全消失,同时在钎缝中生成α-mg、β-mg17(al,zn)12相。钎焊搭接接头的平均抗剪强度达到44mpa,对接接头的平均抗拉强度达到71mpa。接头的断裂形式为沿晶脆性断裂,断裂产生在β-mg17(al,zn)12硬脆相处。

az31b镁合金tig焊接接头疲劳评定局部法研究 【摘要】基于轻质高强及矿产资源丰富的优势,镁合金已逐渐成为 “陆海空天”交通运载装备中的重要结构材料。这些运载装备都是焊 接结构,大部分都承受疲劳载荷的作用,潜在的危害大多是由于焊接 接头疲劳失效引起的。而目前国内有关镁合金疲劳评定方法的研究还 处于空白阶段,因此,研究镁合金焊接接头疲劳性能及其评定方法对 镁合金结构的广泛应用与安全性具有重要的理论意义和实用价值。本 文主要采用有限元模拟手段研究az31b镁合金tig焊接接头疲劳评定 局部法中的临界距离法和临界面法,并将评定结果与疲劳试验结果进 行对比分析。通过疲劳试验分析对接接头、横向十字接头和纵向十字 接头三种接头型式的疲劳性能,观察不同接头型式的疲劳断裂位置, 并通过扫描电镜分析其断裂类型；采用临界距离(cdm)法对对接接头、 横向十字接头和纵向

针对az31镁合金材料,研究了在a-tig焊中单一成分的活性剂对焊缝成形的影响。试验结果表明,与无活性剂的焊缝相比,活性剂tio2、sio2、cr2o3、cdcl2和cacl2能够有效地增加镁合金焊缝的熔深和深宽比。镁合金涂敷活性剂cdcl2后焊缝接头的微观组织与未涂敷时焊缝接头的微观组织没有明显区别,只是前者热影响区稍宽。未涂敷活性剂和涂敷cdcl2的试样硬度值分布相差不大。在az31镁合金的焊接中,活性剂cdcl2的作用效果最好。

AZ31镁合金TIG焊横向十字接头疲劳性能研究

采用变极性等离子方法焊接az31b镁合金,研究了焊接接头的微观组织、元素分布、断口形貌、接头强度和硬度等。结果表明,az31b镁合金变极性等离子加丝焊接接头没有明显的热影响区,焊缝成"v"字形;接头成形良好,焊缝为细小的等轴晶,没有发现大面积区域偏析,无脆性相mg17al12,但有al、mn相;焊接过程镁元素含量变化导致焊缝中铝含量的升高,而mn、zn元素含量基本不变;拉伸试验断裂在熔合区,断口表现为混合断裂,没有气孔和裂纹;焊缝硬度大于母材但小于熔合区硬度,沿熔深方向硬度没有明显变化。

试验研究了退火温度对az31镁合金挤压棒组织和织构的影响。结果表明:铸态镁合金挤压后,初始强点织构向(80°,90°,0°)面聚集,主要织构组分强度提高。对热挤压后的az31镁合金进行退火,可以细化晶粒,使组织均匀,300℃退火时平均晶粒尺寸5μm为最小;随着退火温度的升高,形变织构(80°,90°,0°)逐渐减弱,再结晶织构(0°,90°,0°)和(90°,55°,0°)逐渐增强,300℃退火之后二者均被弱化,400℃退火之后取向分布漫散度增大。

针对az31镁合金板材室温冲压成形较差的特点,采用不同轧制温度获得镁合金板材,使用半球形凸模胀形,绘制镁合金室温成形极限图并分析轧制温度对镁合金板材组织和室温成形能力的影响.发现az31镁合金板材的成形性能不仅与晶粒尺寸有关,还与晶粒取向有关.基面织构的减弱可明显提高板材的胀形性能,在基面织构强度相似的情况下,晶粒尺寸对板材的成形性能起决定性影响.

采用超真空磁控溅射镀膜设备在az31镁合金表面进行了铝保护膜的镀覆,利用辉光放电光谱分析和纳米压痕/划痕试验技术,研究了镀层的成分和显微力学性能随薄膜深度的分布。结果表明,铝镀层在镁合金基体表面形成,镀层和基体之间存在混融的过渡层,铝镀层的表面硬度、弹性模量等高于镁合金基体的,并随深度增加而递减,膜层与基体结合良好并表现出一定塑性,镀铝膜有利于镁合金表面防护层的形成。

分析了az31镁合金铸轧板在200~400℃、4×10-4s-1变形条件下的空洞形核和长大机制。采用原位拉伸试验观察空洞形核位置和长大过程。通过电子背散射衍射技术观察了不同变形条件下az31镁合金铸轧板的晶界取向差。在低温变形条件下,空洞尺寸较小,呈圆形;在高温变形条件下,空洞在变形过程中被拉长,其尺寸较大。空洞首先在晶界或三叉晶界处形核之后长大。az31镁合金铸轧板中大角晶界相对分数大于80%。尺寸小于2μm的空洞呈球形,其长大机制为扩散控制长大机制。大尺寸空洞在变形过程中发生聚合,其长大机制受塑性和超塑性扩散机制控制。

镁合金的塑性成形性能差,因此如何实现镁合金的塑性加工成形成为了一个新的技术难题。连续流变挤压成形实现了镁合金由高温液态直接形成制品的过程,减少了工序,节约了能源。但是制品的上下表面易出现裂纹,出现裂纹的原因主要是金属流动速度不同。为了减小和消除裂纹,可采用润滑剂、控制挤压速度、增大模具的定径带长度等措施。

以zn基钎料对变形镁合金az31b进行了高频感应钎焊,研究了钎焊接头的钎缝物相及力学性能。采用扫描电镜、x射线衍射仪、x射线能谱分析仪等分析了钎焊接头的界面组织及钎缝物相,测试了钎焊接头的强度及钎缝组织的显微硬度。结果表明:钎料与母材发生界面反应,在钎缝中生成α-mg,γ-mgzn相。钎焊搭接接头平均抗剪强度为55mpa,对接接头平均抗拉强度为77mpa。接头的主要断裂形式为沿晶脆性断裂,断裂主要产生在α-mg+γ-mgzn共析体组织处和α-mg基体与α-mg+γ-mgzn共析体组织的界面处。

采用非线性结构分析,并建立热-结构耦合的有限元单元模型,对6mm厚az31b镁合金无填丝的电子束堆焊温度场的分布及焊缝形貌进行了数值模拟。焊接热源采用高斯旋转曲面体热源,可以较真实的呈现出电子束焊温度场变化情况;通过对比模拟焊缝形貌与试验所得焊缝形貌表明,该模拟较好地体现出电子束深熔焊所具有的钉子型焊缝的特点;热电耦所测温度和模拟温度场结果基本一致。

采用交流tig焊对2.0mm厚的变形镁合金az31b薄板进行焊接试验,利用扫描电镜、能谱分析、剪切试验对焊接接头的显微组织、元素分布、断口形貌、接头强度等进行分析。结果表明,焊缝区镁元素存在一定的氧化烧损,焊缝剪切强度为21mpa,剪切强度值较低,焊缝接头断口有明显的河流花样,呈现脆性准解理断裂形式。

为研究nz30k稀土镁合金和az31镁合金的异种材料激光焊接,对采用co2激光焊成的az31与nz30k异种对接焊接头组织和性能进行了分析。在激光功率为4～5kw,焊接速度为4m/min时获得了成形良好的异种镁合金焊接接头。对获得的焊接接头进行了接头组织分析、焊缝区合金元素分布及析出相的分析及接头硬度和拉伸性能的测量。金相观察发现,异种镁合金激光焊缝是两种母材的熔合,在宏观上两种母材成分未完全混合在一起,且相应成分的组织区域呈波浪状夹杂态。x射线衍射(xrd)检测显示焊缝中存在α-mg、mg17al12及mg12nd等相组织。扫描电镜(sem)观察进一步显示了焊缝区存在着不同化学成分区域,焊缝晶粒显著细化。接头元素分布情况表明焊缝合金元素的分布由一侧熔合线至另一侧熔合线存在明显的浓度梯度。焊缝硬度不低于母材硬度;接头抗拉强度为169mpa,低于两种母材的抗拉强度。