镁合金tig焊裂纹形成机理及气孔敏感性研究

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1、重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要镁合金具轻质、抗震、抗电磁干扰、高阻尼性、高导热性、高负电性和易于回收等优点，其在汽车、摩托车、航空航天领域应用前景十分广阔，被誉为21世纪的绿色工程材料。由于镁合金所具有的特殊物化性质，使其焊接性较差，严重阻碍了镁合金结构件的使用，因此，研究镁合金焊接问题成为推动该绿色工程材料广泛使用最为迫切的课题。本论文针对目前广泛使用的AZ31B和AZ40M镁合金的TIG焊进行研究。通过对实验结果分析发现，AZ31B和AZ40M焊接时都容易产生热裂纹和气孔，容易产生热裂纹的原因是由于镁合金中的Al和Zn等合金元素与Mg生成低熔共晶物，在镁合金焊缝冷却中形成熔

2、点较低的液态薄膜，为热裂纹产生提供了物质条件，同时由于镁合金热膨胀系数大，冷却过程中变形大，产生的应力大，这为产生焊接热裂纹提供了力学条件，两者使得镁合金焊接时容易产生热裂纹，但是AZ31B比AZ40M产生热裂纹的倾向大，在产生的热裂纹中，有宏观的，微观的，还有伴随杂质产生的，宏观裂纹大多数产生在沿焊缝方向的焊缝中心；AZ31B和AZ40M镁合金焊接时容易产生气孔，焊缝中气孔的位置大多集中在焊缝中心线的下则，其原因是镁合金的比重较轻，气泡受到的浮力较小，同时镁合金的传热较快，冷却速度大，气泡溢出和上浮时间短，通过双重气路保护，其产生气孔的机率大为降低。研究还发现，与母材相比，焊缝

3、区晶粒明显变小，为细小的等轴晶和部分树枝晶组成，熔合区的晶粒明显粗大，其原因是镁合金的熔点低，导热快，焊接加热时需要大功率，热影响区宽且易于过热，吸收的热量使热影响区的组织发生晶粒长大及由于母材的晶粒是经过轧制变形后得到的，晶粒极不稳定，受热作用后晶粒急剧长大，是焊接接头的危险区，降低了整个焊接接头的使用性能。通过对焊接接头的硬度检测，发现熔合区硬度下降，焊缝区略有上升。造成焊接接头硬度变化的原因主要是由于在焊接接头中存在宏观偏析和显微偏析以及熔合区晶粒粗大和合金元素的烧损。关键词：镁合金；TIG焊；热裂纹及气孔；显微组织；硬度I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTBec

4、auseofthecharacteristicsoflightweight,quake-proof,andelectromagneticinterference-proof,highlydamped,highthermalconductivity,andhighelectrostnegativity,etc.,magnesiumalloysarepraisedasthegreenengineeringmaterialin21century，andhaveabroadapplicationprospectinautomobile,motorcycleandaviationindus

5、tries.However,thespecialphysicalandchemicalpropertiesofmagnesiumalloysleadtothepoorweldability,whichhinderstheapplicationofmagnesiumalloysinstructuralform.Thus,tosolvetheproblemofpoorweldabilityofmagnesiumalloysbecomesanurgenttask.Inthepaper,theweldabilityofAZ31BandAZ40Mmagnesiumalloysisstudi

6、edbyusingTIGwelding.ItcanbeconcludedthroughtheexperimentalresultsthatbothA231BandA240Malloysaresusceptivetohotcrackingandporosity.Whileincoolingdownstage,thelowmelting-pointeutecticfilmforminginthegrainboundaryintheweldpoolcausestheextensivedeformationandhighstressintensity.Inmostcases，themac

7、rohotcracksappearalongtheweldbeadaxis.ComparedwithAZ40M,AZ31Bismoresusceptivetohotcracking.Sincemostofthegascavitiesarefoundbeneaththemiddle-lineoftheweldbead,itcanbeconcludedthatextraneoushydrogensourceisthemaincauseofporosityandalowerporosi