激光焊接AZ31B-304不銹鋼三明治板T型接頭工藝及界面研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展，原材料的使用日益增加、能源的消耗急劇增加，因此對(duì)原材料的合理使用、資源的高效利用變得尤為重要，材料和結(jié)構(gòu)的輕量化受到人們的重視程度也日漸增加，其中三明治板受到了廣泛的關(guān)注與重視。近年來有更多的人參與到了對(duì)三明治板的制造工藝及界面研究工作中，但是他們都是針對(duì)同種金屬特別是鋼的三明治板的研究，而對(duì)異種金屬三明治板的研究特別少。
　　AZ31B鎂合金密度小、比強(qiáng)度高，304不銹鋼塑性韌性好、耐腐蝕、無磁性，這兩

2、種材料都有很廣泛的使用領(lǐng)域。但是鎂合金易被腐蝕，不銹鋼密度大，大量使用會(huì)大大增加質(zhì)量。所以，以304不銹鋼為面板、AZ31B鎂合金為芯板的三明治板結(jié)構(gòu)很大程度上解決了兩者的使用缺陷，又能發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，具有很大的研究?jī)r(jià)值和使用潛能。通過分析總結(jié)了鎂鋼異種金屬的焊接研究成果，使用純銅作為中間層激光焊的方法焊接鎂-鋼T型接頭性能最佳。
　　本文研究了添加銅夾層激光焊接AZ31B鎂合金-304不銹鋼T型接頭及三明治板的工藝方法。并分析討

3、論了T型接頭焊縫的成型、顯微組織、力學(xué)性能與線能量的關(guān)系，以及不同線能量下的界面連接機(jī)理，最后分析了三明治板的力學(xué)性能。
　　通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，不同芯板厚度的T型接頭的最佳成型工藝參數(shù)也不同，當(dāng)芯板厚度d=3mm時(shí)，最佳成型焊接參數(shù)為P=1650W、v=0.014m/s；當(dāng)芯板厚度d=4mm時(shí)，最佳成型焊接參數(shù)為P=1700W、v=0.014m/s。T型接頭焊縫熔深隨線能量的增加明顯增加，AZ31B與304不銹鋼的連接寬度、縮頸處

4、的寬度以及二者之比則呈下降趨勢(shì)，說明當(dāng)線能量增加時(shí)，縮頸處的寬度比AZ31B與304不銹鋼的連接寬度降低的得更快，縮頸越嚴(yán)重。
　　不同參數(shù)下，焊縫都是由（α-Mg+Mg2Cu）的連續(xù)組織、α-Mg以及前兩者界面處的 Mg-Al-Cu金屬間化合物組成，不銹鋼下表面有一層Fe-Cu-Mg-Al界面層。在銅完全熔化的區(qū)域，界面層下方是Mg-Al-Cu金屬間化合物和α-Mg，線能量由低到高變化時(shí)，界面層下方的金屬間化合物越來越少、α-M

5、g越來越多，Mg-Al-Cu金屬間化合物的形態(tài)由片層狀+顆粒狀、網(wǎng)狀+顆粒狀、網(wǎng)狀逐漸依次變化，α-Mg則分布于Mg-Al-Cu之間。在銅箔不完全熔化的區(qū)域，界面層下方為不完全熔化的銅與Mg-Al-Cu混合區(qū)。不同芯板厚度下，在面板被焊穿的最小線能量下，T型接頭抗拉脫性能最好，d=3mm時(shí)為17.6MPa，d=4mm時(shí)為13.9MPa，接頭呈脆性斷裂。AZ31B鎂合金-304不銹鋼異種金屬三明治板的三點(diǎn)彎曲首次破壞失效壓力為1.3kN，