基钎料钎焊镁合金AZ31B接头的钎缝物相及力学性能

AZ31B镁合金TIG焊焊接接头的疲劳性能

太原理工大学 硕士学位论文 az31b镁合金焊接接头疲劳性能改善方法研究 姓名：张兰 申请学位级别：硕士 专业：材料加工工程 指导教师：王文先 20100501 太原理工大学硕士研究生学位论文 i az31b镁合金焊接接头疲劳性能改善方法研究 摘要 镁合金具有轻质高强，资源丰富，易于回收等一系列优点，被誉为“21 世纪绿色金属结构材料”。发展复杂的大型镁合金结构，焊接技术是最为重 要、快捷的加工方法之一，也是突破镁合金广泛应用瓶颈的重要手段。然 而，统计资料表明，70%~90%的焊接结构失效是由于焊接接头的疲劳断裂 造成。因此，研究镁合金焊接接头的疲劳性能及改善方法具有重要的理论 意义和实际价值。 本文对az31b镁合金对接和十字两种接头型式的焊接试件的疲劳性能 进行了研究。az31b镁合金对接接头的试验中值s-n曲线为 lgn=

规范参数对AZ31B镁合金点焊接头组织和性能的影响

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%。

AZ31B镁合金点焊接头的断口特征和耐蚀性分析

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。

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。

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。

以mgh956合金钎焊接头高温抗拉强度为考察对象进行了正交试验设计。结果表明,考察的3个因素对接头性能影响的主次顺序为:钎料成分﹥保温方式﹥焊缝间隙;对应较优工艺参数为:钎料为kco3,保温方式为:1240℃/10min加1000℃/30min;焊缝间隙为0.02mm。在所进行试验中,1000℃拉伸试验结果最好的焊缝强度接近了母材水平。

AZ31镁合金TIG焊横向十字接头疲劳性能研究

新设计了ti-zr-cu-ni-co系钛基钎料,相对于bпp16钎料,其zr含量有所提高,而cu,ni,co三种合金元素的总含量低于bпp16钎料中cu,ni的总量。在960℃/10min的真空加热条件下,进行了两种钎料对tc4合金的熔化实验和连接实验。通过sem和xeds分析了接头组织和微区成分。钎焊接头力学性能试验结果表明,使用新钎料对应接头冲击韧性值为31.55j/cm3,比bпp16钎料提高了56%,同时接头的剪切强度提高约20%。

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

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。

为了研究az31镁合金的焊接性,对az31镁合金板进行交流钨极氩弧(tig)焊.试验采用x-射线衍射仪、扫描电子显微镜、光学金相显微镜对试样的焊缝显微组织进行分析,并对不同焊接电流下的试样进行抗拉强度和硬度测试.研究发现:随焊接电流的增加,焊缝成形变差,晶粒逐渐粗化,同时易产生气孔和裂纹等缺陷,使接头性能降低;焊缝区由基体α-mg和附集于晶界的β-al12mg17两相组成.结果表明:焊接电流对az31镁合金接头的熔池形状及焊接质量有显著的影响.

采用镁合金箔材和板材制备镁合金蜂窝板,研究了其压缩和弯曲力学性能,分析了镁合金蜂窝板的损坏过程和机制。压缩过程经历了蜂窝芯与面板之间树脂胶的局部失稳阶段、蜂窝芯弹塑性屈曲变形阶段、塑性屈曲失稳阶段、破坏扩展阶段四个阶段。弯曲变形过程经历了蜂窝芯局部屈曲、面板压入弯曲、蜂窝芯与面板较大面积脱胶这三个阶段。其变形模式与破坏形式和铝合金蜂窝板相似。

非晶镍基钎料钎焊接头性能及微观组织的研究

对az31b镁合金中心缺口试样进行激光喷丸强化(lsp)处理,并进行拉-拉疲劳试验。通过研究激光喷丸前后表面完整性的变化规律,发现喷丸后az31b试样以滑移和孪生两种方式产生塑性变形,表面及深度方向显微硬度较基体提高50%左右,喷丸区表面残余压应力值达到-126.29mpa,晶粒内部出现大量滑移线和孪晶,晶粒明显细化。通过测量加载点轴向载荷和轴向位移分析了激光喷丸前后的疲劳性能,并比较激光喷丸前后疲劳断口形貌特征,发现喷丸后试样表面没有产生明显的疲劳裂纹源,残余压应力使裂纹尖端的实际应力强度因子降低,提高了疲劳裂纹萌生和扩展抗力,疲劳裂纹扩展路径较未处理试样更为曲折,最终断裂区韧窝尺寸比未喷丸件更大更深,表明激光喷丸后试样的塑性有所提升。

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。

以不同厚度的铜箔、镍箔作为缓解接头残余应力的中间层材料,在钎焊温度820℃,保温时间20min的工艺参数条件下对ti(c,n)基金属陶瓷与45钢进行了钎焊试验。结果表明,无论是采用铜箔还是镍箔,当其厚度从100μm增加到300μm时,接头三点弯曲强度上升趋势平缓;由于铜箔在钎焊过程中大量溶解,削弱了钎料与ti(c,n)基金属陶瓷的化学相容性,降低了界面结合力,从而严重制约了接头强度的提高;使用镍箔的突出特点表现在具有较高的界面强度,与施加铜箔的钎焊接头相比强度显著提高,但其缓解接头残余应力的效果不如铜箔,在靠近钎缝的ti(c,n)基金属陶瓷一侧易引发残余应力集中现象。

采用bпp27钎料实现了k465镍基高温合金的真空电子束钎焊。分析了不同工艺参数对接头抗剪强度的影响,借助扫描电镜(sem)、能谱分析(eds)和相图分析等方法研究了界面结构,确定了界面反应产物及其形态分布。结果表明,在界面反应层中生成五种产物:大量的镍基γ固溶体和(γ′+γ)共晶相,大量的富含钨的ni3b和crb相,以及少量的nbc相;化合物相以细小的块状弥散分布在镍基固溶体中。随着束流和加热时间的增加,接头抗剪强度呈现先升高再降低的趋势。当束流为2.6ma,加热时间为560s,聚焦电流为1800ma时,获得最大抗剪强度为436mpa的钎焊接头。

采用4种成分的银基钎料制备了钛合金/不锈钢钎焊接头,用力学性能试验、金相试验、扫描电镜分析及电子探针分析方法,测量了钎缝强度,分析了断口形貌和钎缝界面组织。研究表明:不锈钢/ag95cunili/钛合金钎缝强度可达220mpa,在不锈钢/ag95cunili扩散区形成了脆性相;不锈钢/ag88al10mnsi/钛合金钎缝强度为242mpa,不锈钢/ag88al10mnsi一侧的钎缝区易形成裂纹;不锈钢/ag85al8sn/钛合金钎缝强度只有123mpa;不锈钢/ag85al8snni/钛合金钎缝强度可达280mpa,钎料与母材冶金结合较好。