az31镁合金外源相辅助搅拌摩擦点焊接头性能强化研究

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1、AZ31镁合金外源/相辅助搅拌摩擦点焊接头性能强化研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：温利标指导教师：沈骏教授专业：材料科学与工程学科门类：工学重庆大学材料科学与工程学院二O一五年四月Researchonenhancingperformanceofexternalsource/phaseassistedfrictionstirspotweldedAZ31magnesiumalloyjointsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheD

2、egreeofMasterofEngineeringByWenLibiaoSupervisedbyProfessorShenJunSpecialty:MaterialsScienceandEngineeringCollegeofMaterialScienceandEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要镁合金性能优异，在电子电器、汽车、航天航空和医用生物材料等领域有广泛的应用前景，但是镁合金易氧化、变形大、热导率大、焊接性差、塑性变形能力差，这些性质导致

3、镁合金熔化焊接生产困难。本文采用镁合金AZ31作为实验研究对象，通过研究加热搅拌头、液氮冷切、纳米SiC颗粒等不同的焊接辅助工艺对搅拌摩擦点焊接头的显微组织及力学性能的影响，构建微观组织与力学性能之间的内在联系，澄清了镁合金搅拌摩擦点焊接头在不同焊接工艺下的强化机理。基于实验结果上，通过理论分析，获得以下重要结论：通过显微组织检测及力学性能测试系统研究了加热搅拌头对AZ31镁合金搅拌摩擦点焊接头微观组织及力学性能的影响。实验分析结果表明：随着加热搅拌头温度升高，搅拌区晶粒尺寸降低，焊接有效宽度增大，提高搅拌区硬度及接头拉伸剪切强度，但是热机械影响区晶粒随着加热

4、搅拌头温度升高而粗化，从而降低其硬度。此外，热机械影响区硬度晶粒Hall-Petch关系式斜率高于搅拌区硬度晶粒Hall-Petch关系式斜率。通过显微组织检测及力学性能测试系统分析了液氮冷却对AZ31镁合金搅拌摩擦点焊接头微观组织及力学性能的影响。实验分析结果表明：液氮冷却时间的增加，减小了搅拌摩擦点焊接头界面角，细化了搅拌区与热影响区晶粒，使搅拌区与热影响区硬度升高。当液氮冷却时间为10s时，热影响区彻底被消除。但是随着液氮冷却时间增加，热机械影响区晶粒粗化，导致其硬度降低。此外，液氮冷却时间为5s和7s的搅拌摩擦点焊接头最大拉伸剪切力高于普通搅拌摩擦点焊

5、接头最大拉伸剪切力，但由于随着液氮冷却时间增加，导致界面裂纹增大，弱化了接头最大拉伸剪切力。通过显微组织检测及力学性能测试研究分析了纳米SiC颗粒对AZ31镁合金搅拌摩擦点焊接头微观组织及力学性能的影响。实验分析结果表明：当稳压时间为3s时，纳米SiC搅拌摩擦点焊接头搅拌区内产生典型的洋葱环结构，其由无SiC颗粒层和富含SiC颗粒层构成的交替层组成。富含SiC颗粒层晶粒细于无SiC颗粒层晶粒。当稳压时间延长至5s时，洋葱环结构消失，SiC颗粒均匀分布在搅拌区晶粒内与晶界处。由于细晶强化和SiC奥罗万强化，SiC颗粒搅拌摩擦点焊接头最大拉伸剪切力和搅拌区硬度都比

6、普通搅拌摩擦点焊接头的高。热处理引起普通搅拌磨点焊接头搅拌区晶粒组织粗化，降低搅拌区硬度和接头最大拉伸剪切力。相比之下，热处理几乎不影响SiC颗粒搅拌摩擦点焊接头搅拌区晶粒尺寸和接头最大拉伸剪切力，但可以提高搅拌区硬度。关键词：AZ31镁合金，搅拌摩擦点焊，加热，液氮冷却，纳米SiC颗粒I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTDuetotheirsuperiorperformance,thepromisingmaterialsofmagnesiumalloyspossessextensiveapplicationinthefieldsofelectron

7、ics,automobile,aerospaceandmedicalbiomaterials.However,theirreadilyoxidization,remarkabledeformation,goodthermoconductivity,poorweldabilityanddeformationabilitymakeithardtoproducemagnesiumalloyproductsbyfusionweldingprocess.ThispaperreceivedAZ31magnesiumalloyasexperimentalmaterial,i

8、nvestigatedtheinflu