镁合金电阻点焊接头断裂行为的有限元分析

综合考虑熔核尺寸、工件翘曲变形、电极压痕等因素建立了三维弹塑性有限元模型,分析了镁合金电阻点焊接头的应力、应变场分布特点,以揭示焊点断裂产生的原因.结果显示,由于电阻点焊接头在受力时熔核是主要的承栽部位,在熔核边缘与板缝结合处由于几何非线性和材料的非线性将出现应力集中,这是点焊接头受力时最薄弱的环节,裂纹从这里萌生,沿熔核边缘高应力区扩展.镁合金点焊接头断裂均为沿焊点熔核的纽扣形撕裂,断裂属于韧性断裂.     

AZ31B镁合金与TC4钛合金之间的电阻点焊连接

为实现AZ31B镁合金与TC4钛合金异种材料的电阻点焊连接,借助扩散焊原理,探讨了在其之间添加铝箔和铝粉的电阻点焊工艺,并对焊点的力学性能及微观结构进行了分析.结果表明,以铝粉作为添加物,可以获得力学性能较好的焊点,元素间的扩散及合金化反应是焊点性能得以提高的主要原因.     

AZ31B镁合金及其焊接接头的疲劳断裂机理

对AZ31B镁合金进行疲劳实验,在2×106循环次数下,母材、对接接头、横向十字接头和侧面连接接头的疲劳强度分别为66.72,39.00,24.38和24.40MPa。采用光学显微镜对裂纹扩展特征进行分析,结果表明,AZ31B母材的疲劳裂纹宏观扩展路径平滑,但微观观察发现疲劳裂纹扩展方向曲弯,有些裂纹分成两岔;裂纹尖端扩展均为沿晶扩展。焊接接头裂纹均在焊趾部位起裂,对接接头和横线十字接头的裂纹沿着热影响区扩展;侧面连接接头的裂纹起裂位于焊脚部位。采用扫描电子显微镜对疲劳断裂机理进行分析。疲劳断口由准解理或解理台阶组成,均为脆性断裂,断口中存在二次裂纹,对接接头中存在疲劳条纹,其间距约为5μm。     

电极形状对AZ31镁合金点焊接头质量的影响

采用球面电极-平面电极和锥电极-锥电极焊接1 mm的AZ31镁合金,研究了不同电极形状焊接条件下,焊接电流、焊接时间对点焊接头的抗剪切力和焊点结晶形态的影响规律,分别确定了球面电极-平面电极和锥电极-锥电极焊接AZ31镁合金的最佳工艺规范.研究了电极形状对AZ31镁合金焊点中裂纹等缺陷的影响,对比分析了最佳工艺条件下,两种电极形状点焊接头的质量.结果表明,电极形状对镁合金焊点的抗剪切力及熔核结晶形态有显著影响,采用锥电极-锥电极可明显减少焊接缺陷的产生,获得更均匀的等轴晶熔核,有效地提高AZ31镁合金的焊点强度.     

镁合金交流和直流点焊接头组织分析

采用交流和直流两种方法对AZ31B镁合金进行了电阻点焊，分析了接头的组织形态。结果显示，焊点熔核中心为细小的等轴晶，结晶后的组织为非平衡凝固产生的远离平衡态的组织，在先共晶α-Mg相上析出β-Mg17Al12离异共晶体；直流点焊中加大电极压力使得焊点热影响区组织形态由等轴晶转换为树枝晶；交流点焊规范的改变不引起焊点组织形态的变化，只是影响析出相的数量。     

AZ31B镁合金交流点焊的金相组织

焊接材料 AZ31B镁合金，板厚1mm。焊接方法 交流点焊。     

AZ31B镁合金/镀锌钢板电阻点焊接头形成机理

针对2.0 mm厚的AZ31B镁合金以及1.0 mm厚的SPHC镀锌钢板,采用KDWJ-17型三相次级整流电阻焊机进行焊接试验,通过光学金相、扫描电镜等方法分析接头各区域的组织结构和成分分布.提出了镁锌低熔点化合物挤压机制,分析了Zn元素在镁合金和镀锌钢板电阻点焊中的作用.结果表明,Zn与Mg元素形成的低熔点化合物MgZn₂在电极压力的作用下能填满由于焊接变形引起的间隙,使反应界面密封,促进Fe,Al元素在界面发生处扩散,Fe与Al元素在界面处发生反应生成Fe₂Al₅化合物,从而形成高强度的镁合金与镀锌钢板的电阻点焊接头.     

AZ31镁合金/6061铝合金点焊接头的组织及力学性能

对AZ31镁合金与6061铝合金进行了电阻点焊,利用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析（XRD）研究了点焊接头的组织及力学性能。结果表明：AZ31镁合金与6061铝合金异种金属点焊接头冶金结合良好,焊接界面清晰,无明显缝隙。熔合区组织由边缘柱状晶区和中心树枝晶组成,主要含有镁和铝两种元素,且镁元素含量远高于铝元素。接头镁侧断面由大量α-Mg和少量β-Mg17Al12组成,呈混合型断裂特征;铝侧断口由Mg、Al和β-Mg17Al12组成,呈解理断裂。随焊接电流增大,点焊接头最大剪切应力增加。     

镁合金/镀锌钢板电阻点焊接头拉剪断裂分析

针对2.0 mm厚的AZ31B镁合金以及1.0 mm厚的SPHC镀锌钢板,采用kDWJ-17型三相次级整流电阻焊机进行焊接试验,通过对接头的金相观察、扫描电镜分析,结合原子结合能研究点焊接头拉剪断裂特征.结果表明,点焊接头断裂的形式呈现结合面断裂和纽扣断裂两种方式,纽扣断裂抗拉剪力学性能优于结合面断裂,纽扣断裂断口是以韧性断口为主,脆性断裂为辅的混合断口.熔核区以Fe-Al化合物为主时发生纽扣断裂,熔合线边缘晶粒尺寸粗大以及熔核区Fe-Al化合物结合能大,使其断裂位置在熔合线边缘.熔核区以Mg-Zn化合物为主时发生结合面断裂,其Mg-Zn化合物结合能偏小,容易被拉断.     

AZ31镁合金板材点焊接头的力学性能与断裂特征

用交流点焊机焊接了AZ31镁合金板材,测试了不同表面清理状态下点焊接头的力学性能,用光学显微镜和扫描电镜分析了接头的显微组织和拉伸断口形貌.结果表明:在其它参数不变的情况下,接头的拉剪强度随电极压力的增加先增大,后减小,中间有个峰值;焊接电流和焊接时间对接头断裂强度的影响规律与电极压力相似.表面清理状态对接头的质量有很大影响,焊前未经过清理的接头强度较低;焊前经机械打磨的接头总体焊接质量较好;焊前采用化学清理的接头,质量稳定,接头强度随焊接电流的增大而提高.焊缝组织由等轴晶和柱状晶构成,拉伸断口呈韧脆混合的断裂特征.     

AZ31B镁合金点焊接头拉剪断裂特征

针对板厚2 mmAZ31B镁合金板材在DZ-3×100三相次级整流点焊机上进行焊接.通过对其焊接接头的拉剪试验、金相显微观察、断口SEM分析、XRD分析,研究了镁合金点焊接头拉剪断裂特征.结果表明,点焊接头拉剪断裂呈现拉剪撕裂和整核断裂两种断裂形式.熔核处断口为韧性-脆性混合型断裂,母材断口处呈现一典型的韧性断裂特征.熔核与母材的物相基本一致.母材焊后,晶界及晶面上析出硬而脆的Mg17Al12金属间化合物,且所占比例远远超过母材基体,熔核区域的断裂倾向增大,Mg17Al12金属间化合物在XRD图谱上衍射峰强.     

镁合金电阻点焊接头中的缺陷

研究了新型轻质镁合金在电阻点焊中的主要缺陷,分析了焊接缺陷的形貌特点、形成原因和危害,为提高镁合金点焊接头质量提供了依据.结果表明,在镁合金电阻点焊接头中的裂纹为结晶裂纹,与电流特性、结晶时的应力状态和成分偏析有关;缩松和缩孔的产生主要与焊接过程中金属热膨胀及焊接后期锻压力大小有关;电极粘附和焊接喷溅是镁合金点焊中最常见的缺陷,产生的主要原因是电极与工件以及工件与工件界面处局部过热造成的.     

AZ31镁合金与钢异种金属的焊接技术

采用电阻点焊作为热源,进行AZ31镁合金与Q235钢的直接连接。通过扫描电镜、金相显微镜以及万能实验机分析与测试镁-钢点焊接头的微观组织、界面特性以及拉剪性能。研究表明,虽然镁和铁之间几乎不能互溶和形成金属间化合物,但氧和铝元素在镁合金-钢直接电阻点焊中起决定性作用,在镁-钢界面某些区域促进了以镁、铝、氧以及铁元素组成的复杂元素扩散层的形成,而镁、钢之间物理性能的巨大差异在一定程度上限制了界面反应的均匀性,接头拉剪强度约为40 MPa。     

Development of novel heating tool friction stir spot welding (HT-FSSW) for AZ31 magnesium alloy

In this work, a new heating tool friction stir spot welding (HT-FSSW) process was developed, and its impacts on the microstructure and mechanical properties of the welded AZ31 magnesium alloy joints were investigated by microstructure observation, tensile tests and microhardness tests. An increase in the heating tool temperature resulted in a decrease in the grain size of the stir zone (SZ) and an increase in the grain size of the thermomechanically affected zone (TMAZ). The rising heating tool temperature also aggrandised the bonded zone width and enhanced the tensile shear load strength per unit area of the HT-FSSW welded joints. With an increase in the heating tool temperature, the microhardness of SZ increased while that of the TMAZ decreased. Moreover, the slope of the Hall–Petch relationship between microhardness and grain size of the TMAZ is larger than that of the SZ.     

AZ31B镁合金表面激光熔覆Cu-Ni合金层

针对镁合金表面耐磨性和耐蚀性差的问题,利用横流CO2激光器在AZ31B镁合金表面激光熔覆Cu-Ni合金层,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)分析熔覆层与基体的结合界面特征以及显微组织和成分分布情况,测试合金层的显微硬度和耐蚀性。结果表明:合金层与基体结合良好,缺陷较少,但局部存在不均匀的Cu-Ni富集区,且在其边缘区域的枝晶间均匀分布着1~1.5μm的十字状Laves相;合金层的硬度分布比较均匀,约为75HV0.05,明显高于基体的显微硬度45HV0.05;Cu-Ni合金层比AZ31B镁合金基体的腐蚀电位正移317mV,腐蚀电流降低78mA/cm2,耐蚀性也得到较大改善。     

焊接速度对GTA焊接AZ31B镁合金接头组织和拉伸性能的影响

研究焊接速度对脉冲电流钨极惰性气体保护焊接（PCGTAW）AZ31B镁合金接头组织和拉伸性能的影响。实验中焊接速度为105-145 mm/min。结果表明,焊接速度为135 mm/min时,所得接头具有最好的拉伸性能。在熔合区生成的细小晶粒组织和均匀分布的析出相是导致较好的拉伸性能的主要原因。