搅拌摩擦焊焊接参数对镁合金接头微观组织和力学性能的影响
- 发布时间：2013/1/4 13:28:23
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搅拌摩擦焊（FSW）是一项新型固相连接技术，在焊接过程中，金属不熔化，因而避免了传统熔焊方法产生的缺陷，且还具有、、低耗、焊接变形小、无污染等特点，是一种清洁的加工技术。因此，FSW特别适合铝、镁等合金结构的连接。本文研究了6mm中等厚度的AZ31镁合金板材的FSW连接，分析了焊接参数对接头微观组织和力学性能的影响。
实验用试板尺寸为200mm×100mm×6mm，其化学成分（质量分数，%）为：2.74Al，0.75Zn，0.02Si，0.29Mn，余量为Mg，常温下抗拉强度约为274.6MPa，伸长率约为13.9%。FSW试验在国产FSW-RT31-003型搅拌摩擦焊机上进行，焊接方向平行于板材轧制方向。焊前将施焊断面和搅拌头轴肩所能覆盖的区域的油污和氧化物清理干净。采用带螺纹的锥形搅拌针，搅拌针根部直径为6mm，长为5.5mm，搅拌头的轴肩直径为18mm，轴肩圆台内凹。焊接过程中，搅拌头与焊机主轴的倾角为2°。焊接时，主轴旋转速度ω固定在1000r/min不变，焊接速度ν为60～300mm/min。焊后沿焊缝横向截取试样，在光学显微镜下对微观组织进行观察。采用显微硬度计，在试样厚度方向的中线上测量接头的显微硬度。用线切割垂直于焊缝方向制取拉伸试样，在微机控制电子式材料试验机上进行拉伸试验（速率为2mm/min）。
6mm厚AZ31镁合金通过FSW获得了平整无缺陷的焊缝，当ω=1000r/min、ν=150mm/min时，接头抗拉强度zui高，达到母材的92.7%。焊接接头的搅拌区发生了明显的动态再结晶，再结晶晶粒细小均匀，在ω=1000r/min时，焊接速度越大，晶粒越细小。搅拌区的显微硬度在整个接头中zui高。拉伸断裂的位置在热影响区，该区晶粒粗大，显微硬度zui低，是整个焊接接头的薄弱环节。