ZK60镁合金的CO2激光焊接工艺研究

采用CO2激光焊接ZK60高强镁合金薄板,并使用金相显微镜、万能拉伸试验机、扫描电子显微镜等分析测试手段,研究CO2激光焊接接头各区域的显微组织、接头的力学性能、断口形貌特征等,分析主要焊接参数(包括激光功率、焊接速度)对焊接质量的影响,探讨高强镁合金的激光焊接工艺特点.研究结果表明:在本实验条件下,采用CO2激光焊接工艺能够实现镁合金ZK60的连接;通过适当地选择工艺参数可以获得比较理想的焊缝,接头抗拉强度可达母材强度的80.4%.     

Sr对ZK60镁合金晶粒细化的影响

用金相显微分析、扫描电镜分析及能谱分析等方法研究了Sr对ZK60镁合金晶粒细化的影响. 结果表明:添加少量的Sr对ZK60镁合金有很好的组织细化效果,但其细化效率受Sr加入量和熔体保温时间的影响较大. 在给定熔体保温时间的条件下,随着Sr质量分数从0.01%增加到0.1%,晶粒细化效率逐渐提高. 在给定Sr加入量的条件下,当熔体保温时间为20～80min时,晶粒细化效率随熔体保温时间的延长而提高;当熔体保温时间超过80min后,晶粒细化效率随熔体保温时间的延长而降低.     

ZK60镁合金铸态显微组织分析

作为高强度变形镁合金研究的基础工作,较系统研究了ZK60镁合金的铸态组织.光学显微分析表明,铸态组织中存在很明显的枝晶;有相当数量的共晶组织沿晶界或枝晶边界断续分布.差热分析(DSC)表明,在加热和冷却速度分别为15 K/min和10 K/min时共晶组织的熔化温度为345℃,凝固析出温度为328.7℃.x-衍射分析初步确定,在铸态ZK60镁合金中主要有α-Mg,MgZn,MgZn23种合金相.透射电子显微分析发现,共晶组织类型、组成和分布具有多样性,选区电子衍射花样标定共晶组织主要由α-Mg和MgZn两相构成.     

ZK60镁合金变形固溶处理对硬度的影响

对不同变形量的ZK60镁合金进行不同固溶温度和不同固溶时间的固溶处理,分析ZK60镁合金变形和固溶处理对硬度的影响.结果表明:随变形量的增加,固溶温度的升高和固溶时间的延长,ZK60镁合金的硬度均提高。固溶温度的升高对硬度值的影响最明显,固溶时间次之,挤压变形量对硬度的影响程度最小。     

稀土元素Y对变形镁合金ZK60的组织和性能的影响

通过对Mg-6.0Zn-1.2Y、Mg-6.0Zn-0.6Zr-1.0Y变形镁合金挤压态及经过各种热处理的试样的显微纽织分析及力学性能研究,探讨了微量稀土元素Y在ZK60合金中的存在形式和作用机理对该合金组织与力学性能的影响.结果表明,稀土元素Y能使变形镁合金ZK60晶粒明显得到细化,晶界也变细;当添加的稀土Y含量为1.0%wt时,大量的Y和Zn在晶界富集,Y-Zn相颗粒变大,导致其强度下降,而延伸率增加.     

ZK60镁合金高温流变本构模型

在变形温度为523～673 K、应变速率为0.001～1 s-1的条件下,采用Gleeble-1500热模拟试验机对ZK60镁合金的热压缩变形行为进行研究。通过引入应变对ZK60镁合金流变应力本构方程进行改进。研究结果表明:ZK60镁合金流变应力随着变形温度升高和应变速率降低而减小。其高温压缩流变应力曲线可描述为加工硬化、过渡、软化和稳态流变4个阶段,但在温度较高和应变速率较低时,过渡阶段不明显;采用改进后的本构方程预测的流变应力曲线与实验所得曲线较吻合。     

稀土Er对ZK60镁合金变形行为的影响

采用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了稀土元素Er对ZK60镁合金的热压缩变形行为的影响。通过引入Zener-Hollomon参数和双曲正弦函数构建了ZK60和ZK60-1.0Er镁合金的本构方程,同时采用应变硬化率θ-流变应力σ关系曲线确定动态再结晶发生的临界应力σc值。结果表明:ZK60和ZK60-1.0Er两种镁合金在热压缩变形过程中,随着变形温度T的升高,压缩流变应力σ值均减小;随着应变速率ε?的增加,流变应力σ值均增加。添加稀土元素Er使得ZK60镁合金热压缩变形流变应力σ值和应力指数n值增加,在变形温度为160~320℃时提高了发生动态再结晶的临界应力σc值,稀土相的存在促进了再结晶晶粒的形核,降低了平均变形激活能Qˉ值。     

钇对铸态ZK60镁合金晶界析出相形态的影响

通过金相分析、扫描电镜(SEM)以及能谱(EDX)分析等实验手段,对Mg-6.0Zn-0.45Zr,Mg-6.0Zn-1.2Y和Mg-6.0Zn-0.6Zr-1.0Y三种合金铸态晶界析出相的形态进行了研究.实验结果表明,铸态Mg-6.0Zn-0.45Zr合金的晶界主要析出相是Mg-Zn二元相. 铸态Mg-6.0Zn-1.2Y合金与Mg-6.0Zn-0.6Zr-1.0Y合金的晶界析出相相似,主要以两种形态出现,一是在三角晶界形核,呈"鱼骨状",由Mg-Zn二元相和Mg-Zn-Y三元相组成;另一是几乎包围整个晶粒,呈连续网状,由Mg-Zn-Y三元相组成.另外,在含Y的合金中还发现,晶界析出相的边缘均有大量弥散的颗粒状析出物,颗粒呈辐射状向晶粒内部延伸分布.Y能强烈改变铸态Mg-Zn-Zr系合金(ZK60)的晶界析出相的形态.     

Dy和Y对ZK60镁合金铸态组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X线衍射分析及力学性能测试等手段,研究稀土元素Dy和Y对ZK60镁合金铸态显微组织及力学性能的影响。研究结果表明:在ZK60镁合金中单独添加质量分数为1%Dy和1%Y均能细化晶粒,Y的细化效果优于Dy的细化效果;当同时添加Dy和Y时,细化效果最佳,合金的平均晶粒尺寸由原来的105μm减小至35μm,因此,合金的塑性都有不同程度的提高;单独添加Dy后,合金的抗拉强度下降,而单独添加Y后,合金的抗拉强度略有提高,同时添加Dy和Y后,由于Dy和Y原子之间相互交换作用,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提高至210.2 MPa,115.6 MPa和8.6%,较未加稀土元素的ZK60镁合金分别提高5.3%,17.1%和177.4%;加入稀土Dy和Y后合金力学性能的变化主要与Dy和Y在合金中形成的I相和W相的比例有关。     

电源参数及KF和SiC纳米颗粒对ZK60 镁合金微弧氧化膜的影响

对ZK60镁合金在硅酸盐体系、不同的电源参数情况下进行微弧氧化研究.通过实验分析,得到如下结果:微弧氧化时间对膜层的耐蚀性能有较大的影响.当膜层生长到一定厚度后,耐蚀性随微弧氧化时间的延长而变差;当电流较小时,膜层均匀,孔洞较小,当电流增大时,膜层粗糙,孔洞变大,并且容易产生裂纹;KF对镁合金微弧氧化膜层的生成有很好的促进作用,当加入KF为12g/L时,膜层厚度较没加KF增加一倍多,耐蚀性也得到很大提高.当F-浓度过高时,生成的膜层粗糙,而且容易脱落.在电解液中加入纳米SiC颗粒对微弧氧化膜层的厚度和耐蚀性无明显影响.     

时效ZK60镁合金中的合金相探索

对经时效热处理(T6)的ZK60镁合金进行了较为全面的研究,初步确定了时效ZK60镁合金中主要合金相的种类和形态.研究发现,固溶处理ZK60镁合金中有明显的花朵状偏析;从金相照片和透射电子显微照片中均发现了残存少量的未溶物相,选区电子衍射花样(SADP)标定为MgZn2相.在固溶处理和时效处理的ZK60镁合金均存在一类MgZn2相,它们无取向分布,形貌呈近似平行四边形,大小在200～500nm之间,对热处理条件不敏感.时效处理的ZK60镁合金中的另一类析出物是MgZn相,形态为长约500nm的杆状.时效处理的ZK60镁合金中除了已标定的MgZn相和MgZn2相外,还发现了4种形态和分布不同的物相,它们可能是完全不同的物相,也有可能是同种物相在不同截面所呈现的不同形态.     

高强度变形镁合金ZK60的研究现状

镁合金因其具有很高的比强度、良好的铸造成型性、优越的阻尼吸震降噪性能、电阻屏蔽性能等诸多优点而受到广大材料工作者的强烈重视,而ZK60镁合金则是高强度变形镁合金中性能最为优越的合金之一.文章综述了ZK60合金发展历史、组织研究现状、力学性能研究现状、表面处理研究现状、应用现状以及合金元素和微量元素对ZK60合金组织和性能的影响.在此基础上,提出了改善ZK60镁合金组织性能的方向和途径,并对其表面处理和应用现状做了分析和展望.     

细晶AZ61镁合金板材的CO2激光焊接性能

采用CO2激光器对2 mm厚的AZ61镁合金细晶板材分别进行了填充焊和自熔焊实验.研究了细晶镁合金板材的焊接性和填充带合金化稀土元素Ce对接头组织及力学性能的影响.结果表明,细晶板材的焊接接头热影响区不明显,组织较母材变化不大,半熔化区范围窄、液化程度低,未进行合金化的自熔焊焊缝组织较粗大,焊缝晶粒尺寸约15 μm,而填充焊焊缝组织为平均晶粒尺寸是5 μm的等轴晶,即合金化稀土元素Ce可细化焊缝组织,而且稀土元素Ce的加入能抑制柱状树枝晶区而扩大等轴晶区域范围.填带焊接头的平均抗拉强度和伸长率较自熔焊接头分别提高了6%和12%.     

镁合金AM60的钨极氩弧焊

探讨了钨极氩弧焊焊接工艺对镁合金AM60接头性能的影响,分析讨论焊缝成形特点、接头组织特征及力学性能.X射线无损探伤分析表明,AM60镁合金TIG焊的焊缝在焊接电流为130A～160A时成形良好,无焊接缺陷;光学金相、SEN分析表明,AM60镁合金TIG焊接头各区域组织都由白色α-Mg相、黑色β相(Mg17 Al12)和灰色(α+Mg17Al12)共晶体组成,AM60断口形貌有明显的韧窝,属于韧断;AM60镁合金TIG焊接头力学性能在150A～160A时综合性能最好,采用不同材料作为填充金属时,与母材成分接近的接头力学性能较好.     

激光焊接工艺参数对锆4合金焊缝成形的影响

本文研究了激光焊接工艺参数对 Ｚｒ － ４ 合金焊缝成形的影响。结果表明：当激光功率一定时,焊缝计算厚度与宽度随着焊接速度的增加而减小,当焊接速度一定时,焊缝计算厚度与宽度随着激光功率的增加而增加;同时入焦量的变化对 Ｚｒ － ４ 合金的熔透也有很大的影响。对于一定厚度的材料,在透镜焦距确定后有一个合适的入焦量范围,并存在一个最佳入焦量,可得到最大的焊缝成形系数。在本试验条件下,入焦量为－２ ．１８ ～２ ．９５ｍ ｍ     

Bending Properties and Fracture Behavior of Ti-23Al-17Nb Alloy Laser Beam Welding Joints

Ti-23Al-17Nb alloy is an important high temperature structural material used in the space and aerospace fields. Welding of this alloy is an indispensable processing method, so the microstructures and mechanical properties of these welded joints must be studied to improve the welds. Longitudinal three-point bending tests were conducted to measure the bending ductility of laser beam welded joints. The crack distribution and fracture surface were investigated to further analyze the fracture behavior. The resul...     

SiCp/ZC71镁基复合材料激光焊焊接接头的组织和性能

采用Nd∶YAG激光器对SiCp/ZC71镁基复合材料进行焊接,研究了两种不同焊接工艺条件下激光焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明:在两种焊接工艺下,SiCp/ZC71镁基复合材料都获得了较好的形貌,焊缝完全焊透;焊接接头区域SiC颗粒分布均匀,白色的镁的金属间化合物消失了,没有明显的热影响区;焊接接头的抗拉强度相对母材低,显微硬度高于母材,断裂发生在焊缝区域。     

Ti60合金板材电子束焊接接头组织性能研究

研究了Ti60合金板材电子束焊接接头的显微组织与力学性能.研究表明,焊接接头熔合区中的显微组织由针状α''相、α相和β相组成,热影响区的显微组织为β相转变组织、针状α''相及部分未溶解的等轴初生α相组成的混合组织.焊接接头硬度呈不均匀分布,焊缝熔合区的硬度最高,热影响区次之,母材区最低.焊接接头的室温和高温拉伸均断裂于母材区,焊接接头处拉伸强度等同于接头处母材区的强度.焊接接头的持久断裂均发生于焊缝区域,接头的持久寿命均>100 h.     

焊接工艺对6005A-T6铝合金焊接接头晶间腐蚀性能的影响

采用激光填丝焊（laser wire filler welding,LFW）、冷金属过渡（cold metal transfer,CMT）焊和熔化极惰性气体保护（melt inert-gas,MIG）焊方法对6005A-T6铝合金板材进行焊接,研究不同焊接方法得到的焊接件的接头处、焊缝区、热影响区的抗晶间腐蚀能力。研究结果表明：在相同晶间腐蚀环境下,LFW接头处较CMT焊、MIG焊接头处的抗晶间腐蚀能力强;CMT焊焊缝区较MIG焊焊缝区的抗晶间腐蚀能力强,但热影响区抗晶间腐蚀的能力相反;3种接头各自热影响区的抗晶间腐蚀能力均弱于各自焊接接头处和焊缝区的抗晶间腐蚀能力。