解析tig焊电流对mg-5gd-3y变形镁合金焊接接头组织和力学性能的影响研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com生产应用t蜉掳TIG焊电流对Mg一5Gd-3Y变形镁合金焊接接头组织和力学性能的影响研究沈阳理工大学机械工程学院(110168)吴军伟中国科学院金属研究所(沈阳市110016)唐伟能陈荣石摘要重点探讨了钨极氩弧焊(TIG)的焊接电流对Mg一5Gd一3Y(GW53)变形镁合金焊接接头质量的影响。利用金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验机、维氏硬度计分析了焊接接头的显微组织、力学性能、显微硬度以及断口形貌。试验结果表明：在155～195A的焊接电流范围内，175A时得到的焊接

2、接头成形最好，力学性能最高，强度达到母材的98％；焊缝区为等轴晶，晶粒尺寸小于母材，热影响区很窄但晶粒较粗大，焊缝区和热影响区的硬度都低于母材的硬度值。关键词：GW53变形镁合金TIG焊焊接电流显微组织力学性能中图分类号：TG407’化效果，其抗拉强度高达450MPa以上，显著优于现有0前言商业AZ31(Mg一3AI一1Zn)和ZK60(Mg-6Zn-0．5Zr)合金。镁及镁合金与其他金属结构材料相比，具有低密该系列合金在国内航空航天、国防军工领域有巨大的度、高比强度、高比刚度、良好的阻尼性、导热性、

3、可切应用潜力，受到了研究者的高度重视。但是迄今为止，削加工性和可回收性等优点，被称为新世纪的“绿色”还没有针对该合金焊接性能的研究。因此，文中利用工程材料⋯，在交通运输、电子电器、航空航天和国防军TIG焊试验方法，研究焊接电流对GW53变形镁合金焊工等领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前接接头组织及力学性能的影响特点和规律。景J。采用有效的连接方法是简化产品结构设计、降1试验材料和试验方法低产品成本的有效措施之一，连接技术的发展水平将直接影响材料的广泛应用。镁合金作为一种新型高性能的1．1试验材料

4、结构材料，在实际应用中不可避免需要采用连接结构。试验所用母材GW53镁合金化学成分如表1所但由于镁合金的熔点低，线膨胀系数和导热率高，与氧、示。采用挤压+轧制+退火处理得到板材，拼焊前板氮的亲和力强，焊接过程中易形成夹杂和脆性相，易产生材样品规格为160mm×60mm×3．5mm，抗拉强度为焊接变形和热裂纹，导致获得的焊接接头的力学性能较250MPa。填充材料利用线切割机从母材切割制得，其尺低J，这在很大程度上限制了镁合金的应用。因此，镁合寸为2001Tlnl×3．5mlnx4mnq。母材的显微组织如

5、图1金的连接成为制约镁合金应用的技术瓶颈和亟待解决所示，直线交截法统计得到其平均晶粒尺寸为21Ixm。的关键技术之一，针对镁合金焊接的研究具有十分重表1GW53镁合金的化学成分(质量分数，％)要的意义，已逐渐成为国内外研究的热点。Asahi—na等人对不同种类镁合金的TIG焊焊接结果进行了整理，发现镁合金材料的成分、状态和应用的焊接条件，对焊接接头的力学性能产生明显的影响，其接头强1．2试验方法度存在明显的差异。目前，针对镁合金的焊接研究主对GW53镁合金板材进行钨极氩弧焊焊接。焊接要集中在Az和ZK

6、系列等有限的合金牌号。Mg—Gd—Y前对焊丝进行清理：用砂纸去除表面的氧化皮并将焊系合金是以Mg．Gd为基础发展起来的镁合金系列。由丝浸入20％～25％(质量分数)硝酸溶液浸蚀2min，然于Gd原子非常高的固溶强化和含Gd相很好的沉淀强后用清水冲洗，再进行干燥。进行焊接试验的板材利收稿日期：2010—09—16用角磨机除去表面的氧化膜，使其露出金属光泽，然后2Ol0年第11期41学兔兔www.xuetutu.com俘掳生产应用图2焊接试验用GW53板材的V形坡口组织分析采用标准的金相样品制备方法，利用

7、光学显微镜和扫描电镜对焊接接头的显微组织进行系统图1GW53变形合金的光学显微组织观察。晶粒尺寸统计方法采用直线交截法，晶粒尺寸用丙酮溶液擦拭，确保焊件表面状态良好。采用对接d：1．74L(L为得到的晶粒交截长度)。拉伸试样在焊接头、单面焊接双面成形的方法，试验板材正面开V形接后得到的板材上垂直焊缝方向制取，用2000砂纸磨坡口，如图2所示。为防止镁合金板材受热变形，焊接光表面，然后在SANS—CMT5105型试验机上进行室温过程采用夹具夹持。拉伸试验，应变速率为1．0×10一／s，拉伸样品的标距交流

8、钨极氩弧焊机的钨极直径为3mm，其伸出长为25mm，拉伸速率为1．5mm／min，试验结果取3个试度为2—3mm，焊接时钨极距离焊接板材2mm，喷嘴直样的平均值。用维氏硬度计测量焊接接头的硬度，载径10mm，氩气纯度99．999％。分别选用155A，165A，荷为500g，加载时间为15s。175A，185A和195A焊接电流进行试验，设定焊接速度2试验结果及分析为5mm／s，氩气流量为llL／min。整个焊接过程为半自动化：焊枪装夹在自动行走的小车上，