同種及異種鎂合金攪拌摩擦焊工藝研究.pdf

1、攪拌摩擦焊作為一種新型的固相連接技術(shù)，以其常規(guī)焊接方法無(wú)法比擬的優(yōu)越性，在鋁合金的焊接中已取得了深入廣泛地研究和應(yīng)用。鎂合金被譽(yù)為21世紀(jì)綠色材料，具有廣闊的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景，但由于各種原因，關(guān)于鎂合金的攪拌摩擦焊卻研究較少。本課題就擠壓態(tài)變形鎂合金AZ31B和AZ61A同種及異種間攪拌摩擦焊工藝進(jìn)行研究，并初步探討鎂合金攪拌摩擦焊適用的摩擦頭。 摩擦頭是攪拌摩擦焊最重要工藝參數(shù)之一，其材質(zhì)、結(jié)構(gòu)是影響接頭成形及性能的關(guān)鍵因素。通

2、過(guò)設(shè)計(jì)不同材質(zhì)、結(jié)構(gòu)尺寸的摩擦頭進(jìn)行攪拌摩擦焊工藝性實(shí)驗(yàn)，分析比較各摩擦頭所焊得接頭的外觀成形、橫向宏觀形貌和力學(xué)性能等，優(yōu)化得到了最適合本實(shí)驗(yàn)材料攪拌摩擦焊接所用的摩擦頭。 在同種材料的焊接中，分析了AZ31B和AZ61A各自在各種工藝參數(shù)下的焊縫成形、接頭微觀組織、顯微硬度及接頭力學(xué)性能等特點(diǎn)，分析了摩擦頭旋轉(zhuǎn)速度和焊接速度對(duì)接頭力學(xué)性能的影響規(guī)律。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了AZ31B和AZ61A同種材料攪拌摩擦焊連接并得到各自焊接工

3、藝參數(shù)范圍。通過(guò)分析對(duì)比，AZ31B和AZ61A攪拌摩擦焊接頭雖然在整體上具有相似性，但AZ61A比AZ31B所適合的工藝參數(shù)范圍更窄，焊接性也差。 在對(duì)AZ31B和AZ61A同種材料的攪拌摩擦焊焊工藝實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)兩種材料間的攪拌摩擦焊進(jìn)行研究，分析了兩種材料不同的放置位置以及焊接參數(shù)對(duì)其接頭性能的影響，從微觀分析了接頭中的組織分布情況及交界處的物相成分。結(jié)果表明：攪拌摩擦焊可以實(shí)現(xiàn)AZ31B／AZ61A的優(yōu)質(zhì)連接，接頭抗拉

4、強(qiáng)度最高可達(dá)母材AZ31B標(biāo)稱強(qiáng)度的905％。前進(jìn)側(cè)熱力影響區(qū)較寬，組織呈不均勻?qū)訝罘植?。?dāng)工藝參數(shù)不恰當(dāng)時(shí)，前進(jìn)側(cè)熱力影響區(qū)層狀組織間存在氧化物和夾雜物富集，使得該區(qū)域顯微硬度明顯提高。該氧化物和夾雜物富集層的存在及嚴(yán)重的應(yīng)力集中是造成接頭在前進(jìn)側(cè)熱力影響區(qū)機(jī)械性能下降、發(fā)生斷裂的根本原因。 本課題通過(guò)工藝實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)選擇恰當(dāng)?shù)哪Σ令^及焊接工藝參數(shù)時(shí)，能夠成功實(shí)現(xiàn)AZ31B、AZ61A和AZ31B／AZ61A的攪拌摩擦焊連接。