az31镁合金焊接接头疲劳性能及改善方法研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文AZ31镁合金焊接接头疲劳性能及改善方法研究摘要发展复杂的大型镁合金结构，焊接技术是最为重要、快捷的加工方法之一，也是突破镁合金广泛应用瓶颈的重要手段。统计资料表明，70％,．-90％的焊接结构失效是由于焊接接头疲劳断裂造成的。因此，研究镁合金焊接接头的疲劳性能及改善方法具有重要的理论价值和实际意义。本论文采用交流1f1G手工电弧焊方法对8lIlIn厚轧制成形AZ31镁合金板材进行焊接，对镁合金焊接接头的金相组织和一般力学性能进行了测试。结果表明：AZ31镁合金晶粒直径在6~35gm之间；AZ31镁

2、合金焊缝晶粒直径在20-60lain之间：热影响区晶粒严重长大，晶粒尺寸悬殊，晶粒直径在15-80I．trn之间。焊缝金属冲击韧性为30．5J．ema，热影响区冲击韧性为37．9J·cm-2，母材冲击韧性44．8J．c：i11"2，冲击载荷作用于AZ31镁合金焊接接头时，焊缝是最薄弱环节。AZ31镁合金焊接接头的抗拉强度降幅不大，横向非承载十字接头的抗拉强度为258．0MPa，纵向非承载十字接头的抗拉强度为255．9MPa，为母材抗拉强度285．2MPa的90％左右。研究了母材、横向非承载十字接头和纵向非承载十字接头在拉一拉交变

3、载荷作用下的疲劳性能。试验结果表明：在N=2X106循环次数下，母材的疲劳强度为36．0MPa，横向非承载十字接头的疲劳强度为17．2MPa，仅为母材疲劳强度的47．8％；纵向非承载十字接头的疲劳强度为20．0MPa，仅为母材疲劳强度的55．5％。由此看来，镁合金焊接接头的疲劳性能远低于母材。为改善AZ31镁合金焊接接头的疲劳强度，利用天津大学研制的超声冲击试验设备对上述两种焊接接头的焊趾部位进行强化处理。试验结果表明：经过超声冲击处理后AZ31镁合金焊接接头的疲劳性能得到一定程度的改善在N=2X106循环次数下，横向非承载十字

4、接头的疲劳强度为24．7MPa，相对于焊态接头疲劳强度提高了43．6％；纵向非承载十字接头的疲劳强度是30．3MPa，相对于焊态接头提高了51．5％。在一定的应力范围内，疲劳寿命提高2门．5倍。采用扫描电子显微镜．(SEM)对镁合金焊接接头的疲劳断口形貌特征进行了观察。发现AZ31镁合金焊接接头疲劳断口中没有连续、清晰的疲太原理工大学硕士研究生学位论文劳条纹，大部分区域都是由细小密集的解理台阶、扇形花样、河流状花样组成，在断口的很多地方都可以看到大小不一的二次裂纹，说明AZ3l镁合金焊接接头的疲劳断裂是一种准解理机制的脆性断裂。

5、超声冲击处理不会影响焊接接头的微观断裂机理，但使一定厚度内的焊缝金属晶粒，由粗大的铸造等轴晶转变成轧制态组织，但疲劳裂纹仍然产生在熔合线处。本文利用法国焊接研究所提出的局部法初步评定了AZ31镁合金焊接接头的疲劳性能。在不考虑焊接残余应力的情况下，对AZ31镁合金横向非承载十字接头进行评定，依据试验结果对材料参数进行了修正，得到∥=O．62，∥=8．42MPa。采用修正后的材料参数对AZ31镁合金纵向非承载十字接头进行局部法疲劳评定，其结果与试验结果略有出入。这需要进一步通过大量试验对参数进行修正。关键词：镁合金，焊接接头，疲劳

6、性能，超声冲击处理，疲劳评定，局部法太原理工大学硕士研究生学位论文STUDYONEmGUEPROPEIUYOFAZ31MAGNESIUMALLOYSWELDINGJOINTANDIⅣⅢROVINGTECHNIQUESMagnesiumalloyhasaseriesofadvantageandthereareabundantinmagnesiumintheworld．Itisimportantandsignificanttodevelopmagnesiumalloyforsustainabledevelopment．Nowaday

7、magnesiumandprocessingmagnesiumhavebeencomprehensivelyresemchedbyboffmsinmanycountry．Generally,themagnesiumalloyproductsaremanufacturedbycastingordie-casting，buttheyaresmallandsimple．Becauseweldisoneofmostimportantinterconnectiontechnique，thepropertyofmagnesiumalloyw

8、eldingjointmustbecriticalfactorthatwilldetermineapplicationofmagnesiumalloylargeparts．Itisreportedthat70％--90％ofweldedstructurefail