AZ31B镁合金焊接接头组织特征及力学性能

采用钨极氩弧焊(TIG)焊接AZ31B镁合金,研究了焊接接头的微观组织,并分析了接头的力学性能.结果表明,选择45-60A焊接电流,快速填丝焊可使焊接接头的力学性能达到母材的90％以上,焊接性能良好.拉伸试验中,焊接试样断裂位置多发生在晶粒粗大的热影响区,经扫描电子显微镜(SEM)分析,接头呈韧性-脆性混合断裂.     

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。     

基于临界面法对AZ31B镁合金焊接接头疲劳评定(英文)

通过有限元软件模拟横向十字接头的实际焊接过程,并进行温度场和应力场分析,采用基于Dang Van准则考虑焊接残余应力的临界面法对AZ31B镁合金典型角接头型式——横向十字接头进行了疲劳评定研究,并与疲劳试验结果进行对比分析。结果表明,法国焊接研究所提出的钢材参数及国内研究者提出的铝合金材料的参数均不适用于AZ31B镁合金横向十字接头,需要进行修正;经试验研究将参数修正为α*=0.5,β*=55 MPa,并拟合出相应的Dang Van图形,其结果与疲劳试验结果相吻合;说明修正后的临界面法可以对AZ31B镁合金横向十字接头进行合理的疲劳评定,而且依据应力集中大小,可以有效预测试件可能的疲劳断裂位置。     

AZ31B镁合金CMT焊接接头组织与力学性能

对厚度3 mm的挤压态AZ31B镁合金板材进行CMT对焊,焊接工艺参数为:直径1.6 mm WE-33M焊丝、送丝速度6 m/min、焊接电流76 A、焊接速度0.8 m/min、焊缝间隙1.5 mm,焊接过程稳定、无飞溅,焊缝成形良好。在此焊接工艺下对焊接接头的微观组织、显微硬度、力学性能和拉伸断口形貌进行了观察。结果表明,焊缝组织晶粒细小,焊缝区的显微硬度最高,平均约为86 HV,热影响区硬度约为62 HV,母材区的显微硬度约为65 HV。焊接接头最大抗拉强度为248.8 MPa,伸长率7.16%,分别为母材的96.7%和98.6%。断裂位置位于母材区,属于韧性断裂。     

AZ31镁合金薄板的CO2激光焊接接头性能

采用CO2激光焊接试验系统对AZ31镁合金薄板进行了焊接,研究了不同工艺条件下焊缝熔宽的变化,并对焊接接头的微观组织和接头性能进行了研究.试验结果表明,激光功率和焊接速度对焊缝熔宽有较大的影响.显微硬度测试和接头拉伸试验结果表明:焊接接头区域的显微硬度和抗拉强度都高于母材,焊接接头具有良好的力学性能.接头区域的晶粒细化和新的合金相的形成是接头性能改善的主要原因.     

基于红外热像法的AZ31B镁合金疲劳寿命预测

采用红外热像法测量AZ31B镁合金板材在疲劳过程中表面温度场的变化,结果表明,当疲劳载荷大于疲劳强度时,镁合金试样表面的温度变化经历5个阶段:温度上升阶段、温度下降阶段、稳定阶段、断裂前的温升阶段和断裂后温度下降阶段。通过疲劳过程中镁合金试样表面的温度变化规律,基于不同的理论提出了2种预测疲劳寿命的方法:由试验过程中试样表面温升(?TM)特征确定其疲劳寿命,?TM–Nf曲线拟合结果表明,?TM=3.89℃为温升极限值,即?TM>3.89℃时,试样会发生断裂,与实测疲劳试样的温升值(3.68℃)相比,误差为5.7%;利用能量法提出了镁合金疲劳寿命的计算公式,用能量法和传统试验方法分别绘制S-N曲线,结果具有很好的一致性,用2种方法分别计算了循环次数为1×107时的疲劳强度ΔσeΦ=99.3 MPa、ΔσeSN=99.8 MPa,误差为0.5%。采用红外热像法估算疲劳寿命具有简单、省时等优势。     

AZ31镁合金及其TIG焊接接头断裂机理研究

对AZ31镁合金及其焊接接头进行拉伸、冲击和疲劳试验,分析了镁合金的断裂机理及疲劳裂纹扩展方向.母材拉伸试验结果表明,试样几乎没有缩颈,抗拉强度为236.29 MPa;焊接接头的抗拉强度为185.68 MPa,拉伸断裂从焊接接头焊趾部位启裂,抗拉强度为母材的78%.冲击试验在-80～340 ℃进行,结果表明,在较低温度下AZ31镁合金冲击韧性较小,断口为准解理形貌的脆性断裂;随着温度的增加,断裂形式由准解理+韧窝形貌的混合断裂过渡为韧性断裂;在常温下焊缝中心的冲击韧性比母材的高,但热影响区的冲击韧性较差.AZ31B镁合金母材的疲劳强度为66.72 MPa,对接接头的疲劳强度为39.00 MPa;母材疲劳断口由解理台阶组成,为脆性断裂;焊接接头疲劳断口由解理和准解理台阶组成,为脆性断裂.     

AZ31镁合金薄板的焊接

ＡＺ31镁合金具有良好的耐蚀性、导热性 ,并且质量轻 ,具有一定的强度 ,在航空、航天、汽车等领域的应用前景较好 ,但目前国内还没有成熟的ＡＺ31镁合金焊接工艺。根据工程要求 ,我们对ＡＺ31型镁合金薄板进行了焊接工艺试验。1　焊接性分析ＡＺ31镁合金化学成分见表 1。其焊接性不良 ,主要表现在 :(1)化学活泼性强 ,焊接时极易产生氧化镁和氮化表 1　ＡＺ3 1镁合金化学成分 (% )材质Ｍｇ ＡｌＭｎＺｎＣａＳｉＣｕＮｉＦｅ杂质总和ＡＺ3 1余量 2 .5～ 3 .5 0 .2～ 1.0 0 .6～ 1.40 .0 40 .10 0 .0 5 0 .0 0 5 0 .0 0 5 0 .3镁造成焊缝夹渣…     

AZ31B镁合金TIG-MIG双弧焊接组织分析

研究了2 mm厚的AZ31B镁合金薄板在TIG-MIG双弧堆焊条件下的工艺特点,利用金相显微镜、扫描电镜等对焊接接头显微组织、焊缝相成分等进行了分析。结果表明,焊接接头主要由母材、热影响区、焊缝区组成。在热影响区和焊缝区之间有较明显的熔合区,该区域由熔池边界半熔化状态的部分冷却而成。由于热循环和焊接冶金作用有大量的析出物(Mg17Al12),因此可以推断此处力学性能较差。焊缝区组织较细,有多种金属间化合物析出。     

挤压AZ31B镁合金多轴疲劳寿命预测

采用挤压AZ31B镁合金薄壁圆筒试样.分别进行了单轴和多轴加载下的对称应变控制疲劳实验.研究了不同加载路径对疲劳寿命的影响.单轴加载包括对称拉压和扭转路径,多轴加载包括45°比例加载和90°非比例加载路径.结果表明,在加微的等效应变幅值为0.3%—0.55%附近,4冲加载路径下的应变-寿命曲线均出现了不连续的拐点;比例加载路径在等效应变幅大于0.45%时疲劳寿命最高,拉压路径在等效应变幅小于0.45%时疲劳寿命最高;非比例加载路径的疲劳寿命最低.使用基于临界平面法的多轴疲劳模型FS,SWT以及修正SWT分别预测了各个路径加载下的疲劳寿命.预测结果表明,SWT模型对于拉压和循环扭转加载下寿命预测结果误差较大;FS模型与修正SWT模型可以较好地预测挤压AZ31B镁合金各个路径加载下的疲劳寿命.     

Improving the fatigue property of welded joints for AZ31 magnesium alloy by ultrasonic peening treatment

The fatigue property of AZ31 magnesium alloy and its TIG welded joints were investigated. The ultrasonic peening treatment (UPT) was used to improve the fatigue property of the TIG welded joints, which was treated at the weld toe by the UPT process. The test results show that the fatigue strength of the base metal of AZ31 magnesium alloys is 57.8 MPa, and those of the fillet joint and the transverse cross joint are respectively 20.0 MPa and 17.2 MPa at 2×106 cycles. The fatigue strengths of two kinds of welded joints treated by the UPT are respectively 30.3 MPa and 24.7 MPa, which have been improved by 51.5% and 43.6%, respectively. The fatigue life of the fillet joint specimens is prolonged by about 2.74 times and the fatigue life of the transverse cross joint specimens is prolonged by about 1.05 times when the stress range is at 40.0 MPa.     

Fatigue Assessment of Welded Joints in AZ31B Magnesium Alloy by a Critical Plane Method

通过有限元软件模拟横向十字接头的实际焊接过程,并进行温度场和应力场分析,采用基于Dang Van准则考虑焊接残余应力的临界面法对AZ31B镁合金典型角接头型式——横向十字接头进行了疲劳评定研究,并与疲劳试验结果进行对比分析。结果表明,法国焊接研究所提出的钢材参数及国内研究者提出的铝合金材料的参数均不适用于AZ31B镁合金横向十字接头,需要进行修正;经试验研究将参数修正为α*=0.5,β*=55 MPa,并拟合出相应的Dang Van图形,其结果与疲劳试验结果相吻合;说明修正后的临界面法可以对AZ31B镁合金横向十字接头进行合理的疲劳评定,而且依据应力集中大小,可以有效预测试件可能的疲劳断裂位置。     

AZ31B镁合金电子束焊接接头组织及性能分析

采用电子束焊接方法对10mm厚的AZ31B镁合金进行焊接。利用光学显微镜、扫描电镜、射线衍射仪等手段分析了电子束焊接接头的外观和截面的特征、显微组织、元素分布、焊缝物相和断口形貌等,并利用维氏硬度仪和拉伸仪检测了接头区域硬度和接头强度。结果表明,采用电子束焊接AZ31B镁合金获得的焊缝正面成形美观,而背部存在轻微的凹陷,焊缝深宽比在8：1以上;与基体相比,焊缝中Mg,Zn比例下降,Al,Mn比例上升;焊缝中主要物相为Mg,Al和少量的Mg17Al12相;焊缝热影响区窄,焊缝组织为8～18μm的细小等轴晶粒;焊接接头硬度值均匀;焊缝抗拉强度均值为223MPa,断裂部位为焊缝区,断口为混合断裂形貌.     

Effect of heat input on microstructure and properties of welded joint in magnesium alloy AZ31B

Using the optical microscope, tensile test machine and micro-hardness meter, the effect of heat input on the microstructure and mechanical properties in fusion welding joints of AZ31B wrought alloys was investigated systematically, the mechanism on joint properties losing was analyzed, and a valid method to improve joint properties of the magnesium alloy fusion welding was explored. The results show that the heat input has an obvious effect on the microstructure and properties. Under the condition of penetration, with the heat input decreasing, the crystal grain in the weld and heat-affected zone (HAZ) becomes fine, the width of HAZ becomes obviously narrow, and the molding of the weld is improved, so the tensile strength and elongation are increased and the hardness of joints is improved. When the heat input reaches 60 J/mm, the high quality joints can he gained.     

Microstructure and mechanical properties of wrought magnesium alloy AZ31B welded by laser-TIG hybrid

The laser-TIG hybrid welding was mainly used to weld the wrought magnesium alloy AZ31B. The tech-nical characteristics of laser-TIG hybrid welding process was investigated and the interactional mechanism between laser and arc was discussed, at the same time the microstructure and mechanical properties of the wrought magnesi-um alloy AZ31B using laser-TIG hybrid welding were analyzed by optical microscope, EPMA, SEM, tensile ma-chine, hardness machine. The experimental results show that the presence of laser beam boosts up the stability of the arc during high speed welding and augments the penetration of weld； the crystal grains of magnesium alloy weld are fine without porosity and cracks in the best welding criterion and the microstructure of HAZ does not become coarse obviously. The elements profile analysis reveals that Mg content in the weld is lower than that of the base metal, but Al content is higher slightly. Under this experimental condition, the wrought magnesium alloy AZ31B joint can be achieved using laser-TIG hybrid process and the tensile strength of the joint is equivalent to that of the base metal.     

Fatigue behavior of friction stir spot welded AZ31 Mg alloy sheet joints

The fatigue behavior of friction stir spot welded (FSSW) AZ31 magnesium alloy sheet joints was investigated by tension–compression of fatigue test. The results suggest that all the fatigue failures occur at the stir zone of the FSSW AZ31 sheet joints, and all cracks initiate at the stir zone outer edge between the upper and lower sheet. When the cycle force equals 1 kN, the crack propagates along the interface of heat-affected zone and thermo-mechanical zone, simultaneously across the direction of force; while the cycle force equals 3 kN, the crack propagates along the diameter of stir zone and shear failure occurs finally. Moreover, the transverse microsections indicate that there is a tongue-like region at the outer edge of stir zone between the two AZ31 sheets, and the direction of tongue-like region is toward outside of the stirred zone and all fatigue cracks initiate at the tongue-like region.     

AZ31B镁合金及其纳米复合材料的滑动磨损行为(英文)

采用复合铸造工艺制备AZ31B镁合金及其纳米复合材料,再对所得材料在350°C进行热挤压。采用标准的销-盘式摩擦磨损试验机对AZ31B镁合金及其纳米复合材料的室温滑动磨损行为进行研究。实验条件为法向载荷10N、滑移速度0.60~1.2m/s、滑移距离2000m。采用SEM观察来研究磨损表面的磨损机理。通过构建一个线性回归模型来研究试验参数对磨销磨损率的影响。与AZ31B镁合金相比,由于增强体的作用而导致的硬度增强使复合材料表现出低的磨损率。犁削、犁沟、分层和氧化构成混合的磨损机理。     

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。     

AZ31B镁合金在模拟流动海水中的腐蚀行为

利用质量损失法及X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）测试手段研究了铸态和挤压态AZ31B镁合金在模拟流动海水中浸泡12 h的腐蚀行为及随流速变化的规律。试验结果表明,AZ31B铸态镁合金试样的耐蚀性要远大于挤压态试样,且二者的腐蚀速率随搅拌速度增加的变化趋势有所不同：铸态试样的腐蚀速率随搅拌速度的增加近似呈线性上升,而挤压态试样的腐蚀速率随搅拌速度的增加而先增大后下降。