AZ91D镁合金TIG焊焊接接头组织与性能研究

论文摘要

本论文以压铸AZ91D镁合金焊接连接方法为主要研究对象,采用压铸、挤压和重力铸造材料对比研究的方法,开展了AZ91D镁合金TIG双面焊焊接的实验研究。研究中,深入考察了不同焊接电流对焊缝成形、微观组织以及力学性能的影响,并探讨了铸态镁合金焊缝中的气孔的形成机理。实验结果表明:①焊接电流对焊缝成形影响较大。焊接电流较小时,焊缝成形较差,随着焊接电流的增大,焊缝成形趋好。变形态合金在焊接电流较小时焊缝未熔透。②镁合金焊接接头组织由焊缝区、热影响区及母材区三个区构成,焊缝区的晶粒较母材区细小,而热影响区晶粒粗大。三种试样焊接接头的母材和焊缝区相结构均为镁固溶体和β-Mg17Al12金属间化合物。③随着背面焊接电流的增加,热影响区和焊缝区晶粒变大,热影响区的宽度增加,焊缝中网状的β-Mg17Al12金属间化合物比例减少,而颗粒状β-Mg17Al12的增加。④压铸焊接接头中可观察到较多气孔,而在变形态焊接接头中没有观察到明显的气孔,说明母材状态对接头中气孔的产生有较大影响。⑤焊接接头的力学性能较差。压铸态镁合金最大抗拉强度仅为母材的57%,主要是因为在焊接接头中有较多气孔;随着焊接电流的增大,三种接头的抗拉强度都呈增大趋势。⑥热影响区是焊接接头中硬度最低的区域,主要原因是热影响区晶粒长大,而焊缝区因晶粒细小而硬度高于母材区;电流变化对焊接接头的硬度没有明显影响。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 镁的概述
• 1.1.1 镁的特点
• 1.1.2 镁矿资源
• 1.1.3 镁及镁合金的特点
• 1.2 镁合金的应用
• 1.3 镁合金焊接的特点
• 1.4 国内外镁合金焊接方法的研究现状
• 1.4.1 钨极惰性气体保护焊
• 1.4.2 熔化极气体保护焊
• 1.4.3 搅拌摩擦焊
• 1.4.4 激光焊接
• 1.4.5 电子束焊接
• 1.5 本文主要研究内容及技术路线
• 1.5.1 本课题主要研究内容
• 1.5.2 本课题研究路线
• 2 试验材料、方法及设备
• 2.1 试验材料
• 2.2 实验方法及设备
• 2.2.1 焊接设备
• 2.2.2 焊接工艺参数的确定
• 2.2.3 焊前处理
• 2.3 焊接接头组织与成分分析
• 2.4 焊接接头力学性能测试
• 2.5 焊接接头断口分析
• 3 挤压态 AZ91D 镁合金焊接接头组织与性能
• 3.1 焊接实验过程
• 3.2 焊接接头微观组织
• 3.2.1 焊缝宏观形貌
• 3.2.2 焊接接头微观组织分析
• 3.2.3 XRD 图像分析
• 3.2.4 焊接电流对焊接接头组织的影响
• 3.3 焊接接头中的裂纹
• 3.4 焊接接头的硬度测试及分析
• 3.5 焊接接头的抗拉强度及分析
• 3.6 本章小结
• 4 重力铸造 AZ91D 镁合金焊接接头与性能
• 4.1 焊接实验过程
• 4.2 焊接接头组织结构特点
• 4.2.1 焊缝形貌分析
• 4.2.2 焊接接头中的气孔
• 4.2.3 焊接接头微观组织分析
• 4.2.4 焊接电流对焊接接头组织的影响
• 4.3 焊接接头硬度测试及分析
• 4.4 焊接接头抗拉强度测试及分析
• 4.5 本章小结
• 5 压铸态 AZ91D 镁合金焊接接头组织与性能
• 5.1 焊接实验过程
• 5.2 焊接接头组织结构特点
• 5.2.1 焊接接头微观组织分析
• 5.2.2 焊接接头中的气孔
• 5.2.3 焊接电流对微观组织的影响
• 5.3 焊接接头硬度测试及分析
• 5.4 焊接接头拉伸性能测试及分析
• 5.5 本章小结
• 6 不同状态 AZ91D 镁合金 TIG 焊对比分析
• 6.1 焊缝成形比较分析
• 6.2 焊接接头微观组织对比
• 6.3 焊接缺陷
• 6.3.1 镁合金主要焊接缺陷
• 6.3.2 焊接气孔
• 6.3.3 焊接裂纹
• 6.4 焊接接头显微硬度分析
• 6.5 焊接接头拉伸性能分析
• 6.6 本章小结
• 7 结论
• 7.1 结论
• 7.2 对下一步工作建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A.作者在攻读学位期间发表的论文目录