Mg-Al共晶和AZ91D镁合金焊丝的制备、组织、性能及焊接试验

Mg-Al共晶和AZ91D镁合金焊丝的制备、组织、性能及焊接试验

论文摘要

本文采用自制的热型连铸设备与挤压装置,分别制备Mg-Al共晶和AZ91D镁合金焊丝。本文研究了工艺参数对焊丝制备的影响,确定了合理的工艺参数。测试了AZ91D镁合金焊丝的力学性能及热膨胀系数。通过光镜、扫描电镜分析了显微组织与拉伸断口形貌,用制备的镁合金焊丝进行了手工钨极氩弧焊(Gas Tungsten Arc Welding-GTAW或TIG)填充镁合金板材的焊接试验。结果表明,熔体温度580℃,型口温度440℃,牵引速度10mm/min,冷却距离20mm,冷却水流量30L/h,液面高度8mm的工艺条件下可以拉铸出表面呈镜面、由柱状共晶(α-Mg+β-Mg17Al12)组成的Mg-Al共晶镁合金焊丝。挤压温度分别为420℃、440℃、460℃及475℃时,挤压制备出了φ3mm、φ4mm表面光亮的AZ91D镁合金焊丝。焊丝组织主要由α-Mg固溶体和(α+β-Mg17Al12)共晶组成。用两种焊丝作为镁合金填丝,TIG焊接AZ91D板材,焊缝外观洁净,接头组织致密。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 前言
  • 1.1 镁及镁合金概述
  • 1.1.1 镁的性质
  • 1.1.2 镁合金的性质
  • 1.1.3 镁合金的应用
  • 1.2 镁合金焊接材料的发展现状
  • 1.3 镁合金焊丝的制备技术
  • 1.3.1 热型连铸法(OCC)
  • 1.3.2 热挤压法
  • 1.4 镁合金焊接方法概述
  • 1.4.1 镁合金焊接特点
  • 1.4.2 镁合金焊接方法现状
  • 1.5 本课题的研究内容及意义
  • 1.5.1 本课题的研究内容
  • 1.5.2 本课题的研究意义
  • 2 研究内容与方法
  • 2.1 实验材料
  • 2.2 实验方法
  • 2.3 焊接试样制备
  • 2.3.1 焊接方法
  • 2.3.2 焊前处理
  • 2.3.3 焊接工艺
  • 2.3.4 热处理工艺
  • 2.3.5 金相试样的制备
  • 2.4 分析测试方法
  • 2.4.1 显微组织
  • 2.4.2 扫描电镜
  • 2.4.3 力学性能测试
  • 2.4.4 热膨胀系数的测定
  • 2.5 技术路线
  • 3 镁合金焊丝的制备
  • 3.1 OCC 法制备镁铝共晶镁合金焊丝
  • 3.1.1 热型连铸设备的设计与制造
  • 3.1.2 镁铝共晶镁合金熔炼工艺
  • 3.1.3 热型连铸工艺
  • 3.2 热挤压法制备AZ91D 镁合金焊丝
  • 3.2.1 AZ91D 镁合金的熔炼工艺
  • 3.2.2 挤压方法
  • 3.2.3 热挤压工艺
  • 3.3 小结
  • 4 Mg-Al 共晶镁合金焊丝的组织与成型工艺
  • 4.1 Mg-Al 共晶镁合金焊丝的组织与分析
  • 4.1.1 显微组织
  • 4.1.2 成分过冷对组织的影响
  • 4.1.3 牵引速度对组织的影响
  • 4.1.4 共晶组织合金的晶体择优生长方式
  • 4.1.5 液固界面形状对柱状晶组织演化过程的影响
  • 4.2 工艺参数对合金焊丝外观质量的影响
  • 4.2.1 拉漏
  • 4.2.2 热裂
  • 4.2.3 表面粗糙
  • 4.2.4 弯曲
  • 4.2.5 尺寸不稳定
  • 4.3 硬度测试
  • 4.4 小结
  • 5 AZ91D 镁合金焊丝的组织与性能
  • 5.1 组织分析与性能
  • 5.1.1 显微组织
  • 5.1.2 力学性能
  • 5.1.3 SEM 断口形貌
  • 5.2 热挤压工艺对组织与性能的影响
  • 5.2.1 热挤压工艺对焊丝组织的影响
  • 5.2.2 热挤压对镁合金焊丝力学性能的影响
  • 5.3 组织缺陷分析
  • 5.4 AZ91D 镁合金焊丝热膨胀性能(TMA)
  • 5.5 小结
  • 6 镁合金填丝TIG 焊接接头的组织与性能
  • 6.1 组织特征分析
  • 6.1.1 宏观形貌
  • 6.1.2 微观组织
  • 6.1.3 缺陷分析
  • 6.2 力学性能
  • 6.2.1 拉伸性能
  • 6.2.2 硬度测试
  • 6.3 小结
  • 7 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 在校期间发表的学术论文
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