镁合金活性焊接研究

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1、大连理工大学博士学位论文摘要镁合金具有密度低、比强度高、电磁屏蔽性好和易回收等一系列优点，被称为二十一世纪的绿色工程材料，在航天航空、汽车、电子等领域具有巨大的应用潜力。我国作为镁资源大国，镁合金的产业化应用已成为国家科技战硌发展目标之一。连接技术是实现镁合金产业化应用的关键，因此开发高质、高效、节能、降耗的镁合金先进连接技术己成为国内外研究的热点。同常规焊接方法相比，活性焊接方法具有成本低、生产效率高、焊接变形小等优点，因此开展镁合金活性焊接技术研究对促进镁合金产业化应用具有重要的理论和现实意义。本文系统地

2、研究了镁合金活性焊接中焊缝的熔深、微观组织、力学性能以及电弧行为、熔池行为，并且深入的探讨了镁合金交流活性TIG焊接增加熔深的机理。1、提出镁合金活性焊接工艺，以AZ31B镁合金为主要研究对象，研究了活性交流T1G焊接、活性等离子弧焊接以及活性激光焊接过程中活性剂增加熔深的规律。结果表明，适量的活性剂均可以增加TIG焊接、．等离子弧焊接、激光焊接的熔深，但是不同种类的活性剂增加熔深的效果不同。在交流TIG焊接中增加熔深效果较好的为氯化物，在等离子弧焊接中增加熔深效果较好的为氧化物和氟化物，在激光焊接中增加熔深

3、效果较好的为氧化物。研究了焊接参数对镁合金A．1rIG焊接增加熔深效果的影响规律。结果表明，三种不同性质活性剂增加熔深的效果均受焊接参数的影响。在所研究的参数范围内，涂敷活性剂后最大熔深为未涂敷活性剂时的300％左右。活性剂的涂敷量也对其增加熔深的效果有一定的影响，涂敷量对熔深的影响均存在一个饱和值。2、分别采用对接焊方法和堆焊方法研究了活性剂对镁合金交流"riG焊接接头力学性能和微观组织的影响。结果表明，AZ31B镁合金A．TIG焊接接头的拉伸强度与常规1rIG焊接接头的拉伸强度相当。在同种焊接条件下，活性

4、剂在增大熔深的同时并没有改变焊缝内的相组成，仍为基体Mg相和B-M917(hl,Zn)12相：焊接接头的断口形貌仍然为典型的镁合金焊接接头的混合断口形貌，即为韧窝断裂和解理断裂的混合形貌。另外，实验发现涂覆氧化物活性剂后，在焊缝中存在～些氧化物的颗粒，说明氧化物活性剂随着熔池的流动进入了焊接熔池。3、通过电弧电压测量、电弧形态观察、电弧光谱分析以及焊缝熔池温度、熔池元素分布、熔池流动分析方法，研究了活性剂增加镁合金交流"I"IG焊熔深的机理。氯化物活性剂(CdCl2)增加了交流焊接正负半波的电弧电压，并且使得

5、电弧形态发生了较大的变化，在电弧正半波发生电弧拖尾现象，在电弧负半波发生电弧收缩的现象：通过电弧光谱分析在电弧中发现了Cd原予和Cd+离子的存在：熔池的流动状态没镁合金活性焊接研究有改变。这些说明这种氯化物活性剂主要影响焊接电弧，使得电弧能量增加，焊接热输入增加，进而增加了焊接的熔深。而氧化物活性剂的存在则对焊接电弧电压产生不同的影响，Ti02活性剂使得电弧电压下降，cr203活性剂使得电弧电压升高，说明活性剂的导电能力对电弧电压具有较大的影响。氧化物活性剂的存在对焊接电弧的形态影响不大，并且在电弧中只观察少

6、量的Ti、Cr原子的谱线，没有观察到Ti+’Cr+的谱线，说明它们没有在电弧作用下发生明显电离。经过实验验证，发现Ti02活性剂的存在改变了熔池的流动方式。这些说明这种氧化物活性剂主要影响焊接熔池，使得熔池的流动方式发生改变，转变为有利于熔深增加的流动方式。使得熔深增加。4、采用均匀设计方法设计了以氧化物为主要成分的活性剂复合配方。结果表明：复合配方能使焊缝熔深增加程度更大，复合配方中各组分之间具有很强的交互作用。涂敷最佳复合配方活性剂与涂敷单一活性剂的金相组织相比，焊缝晶粒细化比较明显，涂敷最佳复合配方活性

7、剂的抗拉强度优于涂敷单一配方活性剂的抗拉强度。通过本文对镁合金活性焊接工艺和机理的研究表明，根据焊接方法不同，通过选择合理的焊接参数及活性剂，能够显著提高镁合金焊接接头熔深，获得高质量焊接接头，为促进镁合金的广泛应用提供了连接技术支撑。关键词：镁合金；焊接；活性焊；电弧光谱；配方设计大连理工大学博士学位论文TheStudyofActivatingFluxWeldingforMagnesiumAlloyAbstractForthecharacteristicsoflowdens时，highspecificstr

8、ength,goodelectromagneticshieldingandrecycleable，Mgalloysarepraisedofthegreenengineeringmaterialin21“century，whichhaverecentlyattractedgreatattentioninacademicresearchandindustryapplication．Application