镁_铝异种合金搅拌摩擦焊接接头的组织性能研究

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文镁/铝异种合金搅拌摩擦焊接接头的组织性能研究专业：材料加工工程硕士生：孙嵩指导教师：王快社教授摘要针对镁合金和铝合金异种金属材料的连接技术难题，开展了镁/铝异种合金搅拌摩擦焊接（FrictionStirWelding）工艺研究。采用对接方式对AZ31镁合金和6061-T6铝合金异种材料进行了FSW工艺实验，针对异种合金材料的焊接特性，设计了不同材质和结构的搅拌头，对不同工艺参数下焊缝的成形性进行了研究。并利用OM、SEM、XRD、EDS等分析方法对接头微观组织进行了表征，通过显微硬度测试、室温拉伸实验、电化学腐蚀实验以及浸泡腐蚀实验，研究了

2、工艺参数对镁铝异种合金FSW后接头的力学性能和腐蚀性能的影响。通过上述研究，对镁/铝异种合金FSW工艺参数起到优化指导作用。本文取得的主要研究结果有：当搅拌头旋转速度为750rpm，焊接速度为23.5~75mm/min，搅拌针向镁合金侧偏移量为0.3mm时，可以成功获得无缺陷的镁合金/铝合金异种合金材料FSW接头。在镁/铝异种合金FSW接头焊核区，条带状夹层明显，晶粒细化形成细小的等轴晶，在镁/铝异种合金带状区结合界面处生成了少量金属间化合物Al3Mg2和Al12Mg17。在热机械影响区内晶粒被拉长，热影响区内晶粒粗化，由于金属间化合物的存在，使FSW接头焊核区镁/铝

3、异种合金结合界面处硬度出现突增点。随着焊接速度的减小，各区域晶粒混合均匀程度增强，较低的梯度效应使得抗拉强度有所提高。当搅拌头旋转速度为750rpm，前进速度为23.5mm/min，搅拌针偏移量为0.3mm时，接头性能最佳，其抗拉强度为188MPa，达镁合金母材强度的70%。室温拉伸时断裂均发生在接头前进侧的热机械影响区，断裂模式为脆性断裂。在3.5wt.%NaCl溶液介质中，镁合金母材、铝合金母材以及FSW样品的电化学腐蚀行为均未出现明显的钝化现象。FSW样品的腐蚀电流密度为6.4546A·cm-2，相对镁合金母材和铝合金母材分别提升了28.2%和43.7%。在3

4、.5wt.%NaCl溶液介质的浸泡腐蚀实验中，FSW样品腐蚀方式以点蚀为主，偏前进侧腐蚀程度比偏后退侧腐蚀程度高。镁合金和铝合金之间形成电偶对，组成以镁合金为阳西安建筑科技大学硕士学位论文极的微电池，加速了接头的腐蚀，使得FSW样品耐腐蚀性相对镁合金和铝合金母材有所降低。关键词：搅拌摩擦焊；镁合金；铝合金；微观组织；力学性能；腐蚀性能西安建筑科技大学硕士学位论文ResearchonMicrostructureandPropertiesofMg/AlDissimilarAlloyJointbyFrictionStirWeldingSpecialty:MaterialsP

5、rocessingEngineeringAuthor:SunSongSupervisor:Prof.WangKuaisheABSTRACTTheFrictionStirWelding(FSW)technologyformagnesium/aluminumalloywasstudiedinordertosolvethetechnicalproblemofconnectionbetweenmagnesiumalloyandaluminumalloy.TheFSWprocessexperimentswerecarriedoutontheAZ31Bmagnesiumalloy

6、and6061-T6aluminumalloybyabuttingjoint.Accordingtotheweldingcharacteristicsofthedissimilaralloy,thestirweldingjointwithdifferentmaterialandstructurewasdesigned.Theformabilityoftheweldunderdifferentprocessparameterswasstudied.ThemicrostructureofthejointwascharacterizedbyOM,SEM,XRD,EDSand

7、otheranalyticalmethods.TheeffectsofprocessparametersonthemechanicalpropertiesandcorrosionpropertiesoftheFSWjointwereobtainedbymicrohardnesstest,tensiletest,electrochemicalcorrosiontestandimmersioncorrosiontest.Theprocessparametersofmg/AldissimilaralloyFSWcanbeoptimizedbytheabov