AZ31B镁合金搅拌摩擦焊焊缝微弧氧化处理的研究

【摘要】镁合金具有比强度、比刚度高,易切削加工等一系列优点,被誉为21世纪绿色工程材料,但其较差的耐蚀性和可焊接性一直限制着它的发展和应用。传统方法焊接镁合金时容易造成氧化、飞溅、夹杂、气孔、裂纹及内应力等缺陷,当接触腐蚀介质时,这些缺陷会加速焊接接头的腐蚀。搅拌摩擦焊是一种新型的固相连接技术,能极大地避免这些缺陷,但其工艺特性导致各焊缝微区组织和应力状况不同,从而展现出不同的腐蚀行为,因此,研究镁合金搅拌摩擦焊焊缝的性能及腐蚀防护具有重要意义。本文采用自制搅拌头在搅拌摩擦焊机上成功实现了6mm厚AZ31B镁合金板材的焊接,并在420V和490V两种电压下对焊缝及母材进行了微弧氧化处理。系统研究了焊缝的金相组织、所含物相、截面显微硬度及耐蚀性,结果表明：搅拌摩擦焊焊缝显微组织可明显的分为三个微区：焊核区、热机械影响区、热影响区；焊接后焊缝和母材的物相均为α-Mg、β-Mg17Al12和Al8Mn5,接头中焊核区硬度较高,焊缝整体硬度低于母材；焊缝整体耐蚀性低于母材,焊核区的耐蚀性优于热影响区,焊缝与母材的腐蚀方式均是小孔腐蚀。本文还系统研究了420V和490V两种电压下搅拌摩擦焊焊缝和母材微弧氧化膜的性能及它们微弧氧化处理时的输入总能量,结果表明：同工艺微弧氧化处理后,焊缝微弧氧化膜厚度均比母材的厚,并且焊缝中心处厚度较高。相同电压下焊缝热影响区、焊核区和母材的微弧氧化膜的微观形貌基本相同,490V电压下的微弧氧化膜比420V的膜层致密。焊缝和母材在两种电压下的微弧氧化膜的主要元素都是Si和Mg,膜层所含物相主要是MgSiO3、MgSiO4和MgO。微弧氧化处理能极大地提高焊缝和母材的耐蚀性,焊缝和母材在490V电压下制备的微弧氧化膜的耐蚀性比420V电压下微弧氧化膜的耐蚀性高,同工艺下焊缝表面的微弧氧化膜的耐蚀性略大于母材的微弧氧化膜。微弧氧化处理后,膜层与基体的结合紧密,大焊缝经200次热震后表面膜层完好。不同电压下制备相同厚度微弧氧化膜时,490V所消耗的电量远低于420V的能量,而同电压下母材和焊缝在制备微弧氧化膜时所消耗的电能相近。同工艺下,相同基材不同组织的镁合金表面微弧氧化膜厚度不同,焊核区微弧氧化膜比其它区域厚1-5um,焊缝膜层的耐蚀性略高于母材膜层,其它膜层性能相差不大。
【作者】李伟荣；
【导师】马颖；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料加工工程，2012，硕士
【关键词】AZ31B镁合金；搅拌摩擦焊；焊缝腐蚀；微弧氧化；

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