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。     

AZ71镁合金TIG焊焊接接头微观组织与力学性能

采用钨极氩弧焊接方法对2.2mm厚镁合金AZ71薄板进行焊接加工。焊后对接头进行拉伸试验和硬度测试,结果表明:采用90A的电流焊接时,接头抗拉性能最好(281.23MPa),达到母材的89.58%。断裂发生在焊缝区,焊接接头断口呈准解理断口,接近解理断口;母材断裂为延性断裂,断口呈韧窝断口;焊缝区显微硬度最高,其次是母材,热影响区硬度最低。     

热碾压对AZ31镁合金焊接接头组织和性能影响

采用交流钨极氩弧焊和热碾压装置对AZ31变形镁合金进行焊接试验和热碾压试验;利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、显微硬度计、电子拉伸试验等手段对焊接接头的显微组织、元素分布、断口形貌、接头硬度和强度等进行分析。结果表明:热碾压熔焊接头的抗拉强度可达225 MPa,为母材金属的90%以上,而焊态下熔焊接头的抗拉强度仅为母材金属的60%左右;热碾压焊接试样的伸长率(9%～11%)均高于焊态试样的(6%～8%);热碾压接头断口呈现一定的准解理断裂特征,且可以观察到热碾压塑性变形流变线,而焊态断口呈现以解理断裂为主的断裂机制,同时伴随有极少量的韧窝断裂特征。     

AZ31镁合金TIG焊接接头疲劳性能试验研究

采用TIG焊对厚度10 mm的AZ31镁合金板材进行对接焊和十字角接焊。对母材、对接接头、十字角接接头的静载抗拉强度和疲劳性能进行了试验,分析了焊接组织对焊接接头的抗拉强度和疲劳强度的影响。结果表明:AZ31镁合金母材、对接接头、十字角接接头的静载抗拉强度分别为254.3、186.1、213.4 MPa,焊接接头的抗拉强度均低于母材的抗拉强度。焊接热影响区存在典型的过热组织,晶粒粗大,焊缝区域主要为晶粒细小的铸造急冷组织。母材、对接接头和十字角接接头在2×10~6循环次数下的疲劳强度分别为58.3、26.1、18.2 MPa,焊接接头的疲劳强度远低于母材的疲劳强度。疲劳裂纹主要萌生于焊缝表面的气孔位置,焊缝区晶粒间沉淀相的减少是疲劳裂纹产生和扩展的主要原因。     

AZ31B镁合金点焊接头的断口特征和耐蚀性分析

利用DN-100型固定式点焊机对AZ31B镁合金进行焊接,采用X射线衍射仪对点焊接头进行物相分析;用光学显微镜对点焊接头进行金相分析;用SEM研究点焊接头断口的微观形貌;并对焊接接头耐蚀性进行实验研究.结果表明,AZ31B镁合金母材为韧性断裂,点焊接头为脆性断裂,点焊接头的断裂倾向比母材大,耐蚀性不及母材.     

焊后热处理对AZ31B镁合金自动TIG焊焊接接头的影响

利用六轴机器人夹持氩弧焊枪对AZ31B变形镁合金进行了平板对焊,探讨了焊后热处理对焊接接头微观组织、第二相及力学性能的影响规律。结果表明,焊后热处理有效改善了焊接接头的微观组织,大幅提升了焊接接头的力学性能。焊后热处理后,焊接接头微观组织中晶粒尺寸没有太大改变,但沿晶界分布的第二相数量明显减少,焊接接头的抗拉强度和伸长率分别达到了母材的97.8%和84.5%。未经热处理的拉伸样品是在焊缝处断裂,断口呈现出典型脆性断裂特征;而热处理之后的拉伸则是在热影响区断裂,断口呈现出准解理偏韧性的混合断裂特征。     

镁/钢填镍夹层激光-电弧复合对接熔化焊特性

利用激光-电弧(TIG)复合热源的能量密度梯度分布特征,通过添加镍箔夹层,开展了AZ31B镁合金与Q235钢对接熔化焊研究.采用电子万能拉伸试验机、扫描电镜、X射线衍射仪等手段分析了焊接接头的组织特征以及力学性能.结果表明,采用该方法能够实现镁/钢异质金属对接焊接成形,界面结合良好,接头钢侧形成了由Fe,Ni,Al元素构成的明显过渡区,焊缝主要由α-Mg和大量弥散分布的白色AlNi相颗粒组成.焊接接头断裂在钢侧界面附近,断口形貌呈现准解理断裂特征,接头平均抗拉强度为232 MPa,可达镁合金母材的90%.     

压铸稀土镁合金高周疲劳试验研究

采用升降法对AZ91D、AZ91D 1?和AZ91D 2?压铸镁合金室温高周疲劳行为进行了试验研究。结果表明:适量稀土Ce的添加能够使压铸镁合金AZ91D的室温拉伸性能和疲劳强度得到提高;利用升降法计算出3种成分合金在应力比R=0.1、循环基数为107下的条件疲劳极限分别为96.7 MPa1、16.3 MPa和105.5 MPa,相当于其抗拉强度的46%左右;合金的疲劳断口呈现出准解理与韧窝断裂的混合特征。     

手工自蔓延立焊Q235钢接头冲击韧性与断口微观形貌

以Q235钢为母材进行手工自蔓延立焊,对其接头的冲击韧性进行了测试,采用SEM观察分析了其断口形貌。结果表明,手工自蔓延立焊所得焊接接头冲击韧度约为11.29 J/cm2。断口分析发现解理台阶、小韧窝及撕裂岭存在,试样的断裂是解理断裂和准解理断裂等多种断裂方式共存的混合断裂方式。分析断口发现,焊缝中存在一定缺陷,并成为断裂的裂纹源,使得接头冲击韧性低。     

深冷处理对AZ31B镁合金焊接接头疲劳性能的影响

研究了深冷处理对镁合金焊接接头疲劳性能影响。采用TIG焊接AZ31B镁合金,在-160℃、保温12 h深冷工艺下对镁合金焊接接头进行深冷处理。测试未深冷组和深冷组镁合金焊接接头疲劳性能,用最小二乘法拟合实验数据得到S-N曲线,计算2×106循环次数下,未深冷接头疲劳性能为36.42 MPa,深冷接头疲劳性能为41.26 MPa,深冷处理后接头疲劳强度提高13.29%。用盲孔法分别测试未深冷和深冷后垂直焊缝不同位置的残余应力。结果表明:深冷处理后焊接残余应力下降;深冷处理后焊缝晶粒比未深冷焊缝晶粒明显细化。未深冷接头疲劳断口为解理断裂,深冷后接头疲劳断口为韧性断裂,说明深冷处理可提高焊接接头韧性。深冷处理可以提高镁合金焊接接头疲劳性能。     

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.     

AZ31B镁合金电阻点焊接头断裂形式分析

以AZ31B镁合金板材为研究对象,采用基于断裂力学理论分析电阻点焊接头 拉剪力试验后的两种断裂模式,即纽扣断裂和结合面断裂.结果表明,AZ3lB镁合金焊点断裂形式受熔核边界的最大拉应力影响,当熔核边界的最大拉应力小于母材抗拉强度时,焊点发生纽扣断裂,反之则发生结合面断裂;同时,AZ31B镁合金的焊点从纽扣断裂过渡到结合...     

Fatigue Crack Propagation Behavior of as-Extruded AZ31B Mg Alloy Welded Joint

对AZ31B 镁合金焊接接头和热影响区的疲劳裂纹扩展行为进行研究,分析了焊接接头[L-T(W)]和热影响区的紧凑拉伸试验[C(T)],其中热影响区的C(T)试验包括焊缝平行于挤压方向[T-L(H)] 和垂直于挤压方向 [L-T(H)]两种。结果表明:对于L-T(W) 试样,裂纹沿挤压方向扩展,裂纹扩展经历先快后慢的扩展过程;T-L(H) 试样裂纹平行于缺口方向扩展,L-T(H)试样裂纹为平行于缺口方向和与缺口成一定角度两种扩展方向,裂纹扩展经历先慢后快的扩展过程。裂纹尖端扩展为穿晶和沿晶的混合模式,疲劳断口为准解理特征的脆性断口。     

AZ31镁合金双面对称搅拌摩擦焊接头疲劳性能

针对搅拌摩擦单面焊两侧热输入不均匀性导致疲劳强度低的问题,采用双面对称搅拌摩擦焊方法对10 mm厚的AZ31镁合金板材进行焊接,并研究其疲劳性能. 结果表明,双面对称搅拌摩擦焊接头的屈服强度为130 MPa,与单面焊的屈服强度123 MPa相比提高了5%;其疲劳极限为88 MPa,比单面焊接头的50 MPa提高了76%;双面对称接头疲劳裂纹萌生在上/下侧的前进侧位置,并跨越上/下侧焊缝交界面,最终在下/上侧焊缝的后退侧RS区域瞬断,其疲劳断口均为以解理特征为主的脆性断裂. 双面对称焊接头其中一面应变范围与单面搅拌摩擦焊的应变较高的后退侧接近. 通过双面搅拌摩擦焊接的镁合金接头疲劳强度得到了大幅度提升,疲劳寿命得到了延长.     

压铸镁合金AZ91D高周疲劳性能研究

研究了压铸镁合金AZ91D在应力比R=0．1条件下的高周疲劳性能。结果表明：AZ91D压铸镁合金的室温条件疲劳强度在应力比R=0．1时大约相当于其抗拉强度的44％；AZ91D合金内部的一些缺陷如夹杂等，容易引起应力集中，从而导致裂纹的萌生；AZ91D合金的疲劳断口可以观察到3个典型区域：疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和瞬断区。疲劳裂纹扩展区的疲劳裂纹不明显，疲劳断口呈现出准解理断口的形貌。     

Fatigue properties of friction stir welded butt joint and base metal of MB8 magnesium alloy

The fatigue properties of friction stir welded(FSW) butt joint and base metal of MB8 magnesium alloy were investigated.The comparative fatigue tests were carried out using EHF-EM200K2-070-1A fatigue testing machine for both FSW butt joint and base metal specimens.The fatigue fractures were observed and analyzed using a scanning electron microscope of JSM-6063 LA type.The experimental results show that the fatigue performance of the FSW butt joint of MB8 magnesium alloy is sharply decreased.The conditional fatigue limit(2 × 10~6) of base metal and welded butt joint is about77.44 MPa and 49.91 MPa,respectively.The conditional fatigue limit(2 × 10~6) of the welded butt joint is 64.45%of that of base metal.The main reasons are that the welding can lead to stress concentration in the flash area,tensile welding residual stress in the welded joint(The residual stress value was 30.5 MPa),as well as the grain size is not uniform in the heat-affected zone.The cleavage steps or quasi-cleavage patterns present on the fatigue fracture surface,the fracture type of the FSW butt joint belongs to a brittle fracture.     

AZ91D+xNd压铸镁合金拉伸和疲劳断裂模式

压铸AZ91D镁合金中添加稀土Nd后,生成了新的稀土化合物Al11Nd3相,合金显微组织得到细化,力学性能得到提高,但是当Nd的添加量达到1.5%时,合金的力学性能又有所下降。AZ91D xNd合金拉伸断口具有准解理、撕裂棱及韧窝等韧性特征,但其断裂方式仍属于脆性断裂。含Nd的AZ91D合金疲劳裂纹萌生于试样的表面或亚表面下的孔隙或夹杂处,疲劳裂纹扩展区为平面状断面,含1.0%Nd合金的疲劳辉纹最为清晰,疲劳断口主要表现为脆性与韧性的混合断裂方式,局部存在准解理台阶与河流花样以及穿晶型和沿晶型二次裂纹。