AZ91D鎂合金鎢極氬弧焊接頭組織性能分析

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航空工業的減重要求吸引了越來越多的研究者探究如何在某些結構和機械件上利用鎂合金替代鋁合金。作為一種結構材料,鎂合金具有重量輕、剛性好、具有一定的耐蝕性和尺寸穩定性、高的導熱和導電性能、無磁性、阻尼性和屏蔽性好等特點。主要用于飛機艙門、蒙皮、壁板、長桁、支座、壁板等宇航結構件的制造。鎂合金應用的持續增長對焊接技術提出了更高的要求,鎢極氬弧焊、激光焊、攪拌摩擦焊以及激光誘導下的自沖鉚接方法等是鎂合金連接方法中的重要探討。相對于鎂合金眾多的焊接方法,鎢極氬弧焊作為一種傳統的方法具有簡單、實用等特點,仍然得到廣泛的應用。本文利用鎢極氬弧焊方法,在無填充材料和不開坡口條件下對3.4mm厚度的AZ91D鎂合金進行焊接,對其焊接接頭的微觀組織和顯微硬度分布進行了分析。

實驗用AZ91D鎂合金的化學成分(質量分數,%)為：9.1Al,1.0Zn,0.45Mn,Si≤0.1,Cu≤0.3,Ni≤0.002,0.005Fe，余量為Mg。使用型號為MASTER TIG AC/DC 2500的焊機,在不加任何填充材料、不開坡口的條件下對3.4mm厚度的AZ91D鎂合金進行單面TIG焊接；鎢棒槍尖直徑0.5~2mm,槍尖伸長度3~8mm；優化后的焊接工藝為：焊接電流152A,弧焊電壓13.4V,焊接速度6.5mm/s；氬氣保護,流量為20L/min。

利用鎢極氬弧焊接,在不加填充材料和不開坡口的條件下,可以獲得AZ91D鎂合金焊接接頭。焊縫組織主要由黑色基體相α-Mg、白色塊體(α+Mg17Al12)共晶體和灰色塊體組成,在檢測的各種元素中,元素Zn、Al在白色塊體中聚集較多,而Mn則存在于周圍的微區基體中,元素擴散實現了接頭的冶金結合。焊縫顯微硬度大于母材硬度,焊縫區的平均硬度達到64.5HV0.2,母材的硬度為56.3HV0.2。

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