AZ31镁合金CO,2激光填充焊工艺及接头组织性能研究

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1、AZ31镁合金C02激光填充焊T艺及接头组织性能研究摘要镁合金作为目前非常重要的轻量化结构用绿色工程材料，在航天、汽车、电子、通讯等领域具有越来越广泛的应用，因而其焊接工艺也受到了人们广泛的关注和重视。目前，可用于焊接镁合金的方法有很多，其中激光焊接(LBW)具有热输入小、焊接速度高等优点而成为了镁合金焊接优选方法之一。本论文采用添加填充带材的C02激光填充焊工艺(C02激光填带焊工艺)焊接AZ31镁合金，可以获得表面成形性好、接头微观组织和力学性能优异的焊接接头。与激光自熔焊工艺相比，激光填带焊工艺可以显著降低焊接接头的有效热输入；焊缝熔宽明显减小，热影响区(HAZ)晶粒显著细化

2、。同时，填充带材的加入，还可以消除焊缝表面的蒸发坑，从而消除焊接接头受拉应力作用时的缺口效应，提高了焊接接头的力学性能特别是塑性。研究了不同焊接工艺参数对焊缝成形性及接头组织性能的影响规律，结果表明：随着焊接热输入的增加焊接接头的拉伸强度则随着降低，但降低幅值并不很大。同时，增大焊接热输入可以有效地改善焊缝成分不均的问题。选用Ca、Mn及A1元素对焊缝进行了微合金化处理，研究了这些合金元素及其加入量对焊缝显微组织、力学性能以及腐蚀性能的影响。与添加AZ31带材的焊缝相比，加入一定量的Ca、Mn、AI元素可以显著细化焊缝晶粒组织，提高接头的性能。选用AZC02、AZC04及AZCl填

3、充带材焊接AZ31合金，研究了Ca元素的加入对焊缝组织和性能的影响。随着Ca含量的增加，焊缝晶粒首先得到细化而后却呈粗化趋势。同时加入适量的Ca还可细化焊缝的析出相颗粒。当添加AZC04带材(焊缝中Ca含量为0．19wt％)时，焊接接头力学性能达到最好，接头抗拉强度为308MPa达到母材的100％，伸长率也可达到母材的76．7％。焊接时添加AZM05、AZMl、AZMl．5带材研究了Mn元素及其加入量对焊缝组织性能的影响。焊缝中加入Mn元素后晶粒组织得到了显著细化，因而焊接接头的力学性能和抗腐蚀性能得到明显地提高。当添加AZMl．5带材(焊缝中Mn含量为O．58wt％)时，晶粒平均

4、尺寸约为61．tm仅为添加AZ31带材的焊缝晶粒尺寸的33％，此时焊接接头的抗拉强度可达306MPa约为母材的99．2％，而断后伸长率可以达到母材的81．6％。为了研究Al含量对AZ31镁合金激光焊接焊缝组织性能的影响，采用AZ3l、AZ61、AZ91带材对其进行焊接，结果表明随着焊缝中Al含量的增加，焊缝晶粒逐渐细化，析出相逐渐增多，其中性能最好的试样为添加AZ61带材的接头。关键词：C02激光焊接；AZ31镁合金：填充金属；焊缝组织硕_f．学位论文AbstractMagnesiumalloysbecomeveryimportantstructuralmaterialsandha

5、vefindincreasingapplicationprospectsinmanyindustrialfields，suchasaerospace，automotive，electronicsandetc．Theincreaseinmagnesiumapplicationshighlightstheneedtodevelopareliableweldingtechnology．Nowdays，manyweldingprocessescanbeusedtojoiningmagnesiumalloys，butlaserbeamwelding(LBW)withhighenergy，lo

6、wandpreciseheatinputandthehigh’weldingspeedhasattractedgreatattentiontoweldmagnesiumalloys．Inthisthesis，theAZ31magnesiumalloysheetswereweldedwithlaserbeamusingfillermetalintheshapeofstrip．TheresultsrevealthatthehighqualityweldedjointscanbeachievedbyC02laserbeamweldingwithfillerstripprocess．Com

7、paredwiththeautogenousweldingprocess，weldingwithfillerstripprocesscanbringaboutadecreaseinthefusionzone(FZ)areaandareductioningraingrowthintheheat-affectedzone(HAZ)．Inaddition，afinalcompletelyflatsurfaceoftheweldcanbeobtainedaftertherem