Mg-Nd-Zn-Zr稀土鎂合金攪拌摩擦焊接頭組織和性能研究.pdf

1、隨著鎂合金在航空航天、汽車(chē)、電子、醫(yī)藥化工等行業(yè)的廣泛應(yīng)用，如何提高其性能是很多學(xué)者研究的熱點(diǎn)。稀土鎂合金應(yīng)運(yùn)而生，以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)引起了人們的關(guān)注，而目前對(duì)于其焊接方法的研究較少。本文主要研究了NZ20K稀土鎂合金的攪拌摩擦焊接工藝及不同的熱處理工藝對(duì)接頭組織演變和性能的影響規(guī)律，為稀土鎂合金的應(yīng)用奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
　　本文通過(guò)改變焊接速度和旋轉(zhuǎn)速度研究了NZ20K稀土鎂合金的攪拌摩擦焊工藝。通過(guò)接頭各區(qū)域微觀組織的觀察、分

2、析以及接頭力學(xué)性能的測(cè)試，揭示了工藝參數(shù)、接頭組織與性能之間的關(guān)系；同時(shí)采用不同的熱處理參數(shù)對(duì)接頭進(jìn)行熱處理，利用透射電鏡觀察分析了焊縫典型時(shí)效處理后的組織，并對(duì)不同熱處理后的焊接接頭力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試，揭示焊縫中稀土析出相的時(shí)效析出過(guò)程及對(duì)焊接接頭的強(qiáng)化機(jī)制。
　　研究結(jié)果表明：當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度為1100r/min-1300r/min，焊接速度為100 mm/min-150 mm/min時(shí)，可得到成形良好、無(wú)缺陷的焊接接頭。由于N d

3、元素的細(xì)化晶粒作用，接頭焊核區(qū)的晶粒非常細(xì)小，且均勻分布著一些第二相顆粒。經(jīng) X RD試驗(yàn)可知此第二相粒子為Mg12Nd。當(dāng)焊接參數(shù)為1300r/min和120mm/min時(shí)，接頭室溫下的抗拉強(qiáng)度最高為156MPa，達(dá)到母材的75％，延伸率為4.33%，斷口呈現(xiàn)脆性斷裂特征。在200℃條件下，接頭的抗拉強(qiáng)度也達(dá)到137MPa，只比室溫下降了12%；而AZ31鎂合金接頭200℃下的抗拉強(qiáng)度只有100MPa，與室溫相比下降了44%，表明NZ

4、20K稀土鎂合金的高溫性能很好。這是由于稀土共晶相 Mg12Nd在200℃的高溫下，熱穩(wěn)定性好，晶粒和晶界中的 Mg12Nd稀土相能夠鎖定晶界，減少晶界限滑移和位錯(cuò)滑移，從而明顯改善接頭的高溫強(qiáng)度，高溫下接頭的塑性明顯提高。NZ20K稀土鎂合金和AZ31鎂合金焊接接頭的顯微硬度分布均呈倒“V”型，硬度相差不大。焊核區(qū)硬度最高，熱機(jī)械影響區(qū)和熱影響區(qū)硬度均有所下降，硬度最低區(qū)域?yàn)闊釞C(jī)械影響區(qū)和熱影響區(qū)的交界處。
　　NZ20K稀土鎂