鋁-鎂異種合金攪拌摩擦焊工藝試驗研究.pdf

1、本論文針對面心立方結(jié)構(gòu)鋁合金與密排六方結(jié)構(gòu)鎂合金異種材料焊接難題，開展了鋁/鎂異種合金的攪拌摩擦焊接工藝研究。分別進行6061鋁合金、AZ31B鎂合金的同種金屬攪拌摩擦焊試驗，在此基礎(chǔ)上，開展鋁/鎂異種合金攪拌摩擦焊工藝試驗，設(shè)計了異種材料的不同搭接和對接接頭形式，并根據(jù)異種材料焊接的特征設(shè)計了專用攪拌頭，開展了不同工藝參數(shù)下焊縫成形研究，并進行力學(xué)性能、組織成分和斷口顯微形貌分析。
　　試驗結(jié)果表明，自身同種合金攪拌摩擦焊時，鋁

2、合金的焊接性優(yōu)于鎂合金的焊接性。鋁合金攪拌摩擦焊焊縫成形較好，焊接工藝參數(shù)范圍較寬，在焊接速度60mm/min～220mm/min、攪拌頭轉(zhuǎn)速650r/min～1200r/min范圍內(nèi)均能夠良好成形。鎂合金塑性差且焊接過程中粘黏攪拌頭嚴(yán)重，工藝參數(shù)范圍較窄，可成形工藝參數(shù)范圍為焊速55mm/min～70mm/min，轉(zhuǎn)速900r/min～1200r/min。
　　鋁/鎂異種合金搭接時，試驗結(jié)果顯示鎂置于上層更有利于焊縫成形，設(shè)計的

3、Z型接頭抗拉強度隨焊速的增加出現(xiàn)先升后降的趨勢，當(dāng)焊接參數(shù)為60mm/min時拉伸強度最大為56.3MPa，斷口顯微形貌表明其為脆性斷裂。XRD物相分析則發(fā)現(xiàn)接頭出存在鋁鎂金屬間化合物A12Mg17和Al3Mg2。焊核區(qū)和熱機影響區(qū)晶粒均細化，由于強化相Mg2Si的減少，硬度值相對母材明顯降低。
　　鋁/鎂異種合金對接時，試驗發(fā)現(xiàn)同時降低轉(zhuǎn)速和焊速能有效改善焊縫成形，抗拉強度最大可達47MPa，當(dāng)添加中間鋅夾層和銅夾層后，接頭抗拉

4、強度進一步提高，分別達到63MPa和77MPa，相對無夾層最大提高了63.8％。SEM斷口掃描證明對接接頭斷裂均為脆性斷裂。分析接頭EDS線掃描和焊縫XRD物相數(shù)據(jù)可知，無夾層對接接頭處存在大量A12Mg17和Al3Mg2脆性相，夾鋅對接接頭除有A12Mg17外還存在Mg2Zn11等化合物，夾銅對接接頭主要存在化合物Al2Cu3等。焊核區(qū)和熱機影響區(qū)晶粒均細化，由于強化相Mg2Si的減少，硬度值相對母材明顯降低。
　　研究發(fā)現(xiàn)了鋁