亚洲成年人黄色一级片,日本香港三级亚洲三级,黄色成人小视频,国产青草视频,国产一区二区久久精品,91在线免费公开视频,成年轻人网站色直接看

一種改善鎂合金焊接組織與性能的方法

文檔序號(hào):3279474閱讀:346來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:一種改善鎂合金焊接組織與性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種金屬材料焊后加工,屬于有色金屬中鎂合金板材生產(chǎn)加工領(lǐng)域,特別涉及一種鎂合金焊接后熱軋強(qiáng)化加工工藝。
背景技術(shù)
高的比強(qiáng)度、比剛度、優(yōu)良的阻尼性能,以及防磁、屏蔽、散熱、易切削加工、易回收等許多特性,使鎂合金在電子、電器、交通、航天、航空和國(guó)防軍事工業(yè)等領(lǐng)域受到高度重視。焊接是最常見(jiàn)的優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、減小生產(chǎn)成本的加工工藝,因此,若要充分發(fā)揮鎂合金的各方面性能,必須輔以成熟·的焊接技術(shù)。二戰(zhàn)期間,航空業(yè)需要找到焊接鎂和焊接鋁的方法,加速了氣體保護(hù)焊的研究進(jìn)程。氬弧氣體保護(hù)焊(TIG)發(fā)明后,鎂合金的焊接問(wèn)題取得重大突破。鎂合金的研究仍如火如荼地進(jìn)行,相應(yīng)的焊接技術(shù)也隨之發(fā)展,力求改善鎂合金焊接質(zhì)量。當(dāng)今的鎂合金生產(chǎn)主要以熱擠壓、熱軋、鑄造等方法得到棒材、板材以及復(fù)雜形狀的結(jié)構(gòu)件。鎂合金板材在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中不可避免地會(huì)涉及到板材間的焊接,然而,由于鎂合金熔點(diǎn)低、線膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率高等特點(diǎn),在焊接過(guò)程中與氧、氮的親和力強(qiáng),易形成氧化夾雜和脆性相,產(chǎn)生焊接變形和熱裂紋等問(wèn)題,嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。氬弧氣體保護(hù)焊、攪拌摩擦焊等先進(jìn)焊接方法能有效的防止鎂合金焊接過(guò)程中的氧化并減少氣孔等缺陷,但鎂合金焊縫為鑄態(tài)組織,熱影響區(qū)晶粒粗大,導(dǎo)致這兩部分區(qū)域較基體而言,強(qiáng)度較差,成為鎂合金焊件首先受破壞的區(qū)域,且由于焊縫與基材組織狀態(tài)不同,即使打磨光亮,焊縫仍然明顯,影響美觀,這些因素都從很大程度上抑制了鎂合金焊接板材的生產(chǎn)、加工及應(yīng)用。此前針對(duì)此問(wèn)題的研究,部分研究致力于改善焊接工藝,焊接參數(shù)等的優(yōu)化的改善了焊縫-熱影響區(qū)的組織和性能,但是效果有限,還有部分研究采用了熱處理的方法,提供某些可熱處理強(qiáng)化的焊縫-熱影響區(qū)強(qiáng)化工藝,但是在強(qiáng)化這兩個(gè)區(qū)域的同時(shí),由于基材和這兩個(gè)區(qū)域的組織存在差異,可能會(huì)因?yàn)槭軣岬仍颍M織變得粗大,導(dǎo)致強(qiáng)度下降。因此,改善鎂合金板材焊縫及熱影響區(qū)組織,提高其強(qiáng)度,使之與基材組織、強(qiáng)度趨于一致,成為了一項(xiàng)重要的研究課題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足,本發(fā)明解決鎂合金焊縫存在強(qiáng)度較差,并且焊縫影響美觀的問(wèn)題,提供一種改善鎂合金板材焊縫-熱影響區(qū)的組織性能,使之與基材間的組織性能趨于一致。解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種改善鎂合金焊接組織與性能的方法,其特征在于,包括如下步驟:
O首先,將鎂合金焊接板材置于熱處理爐中,溫度在250°c 350°C之間,進(jìn)行f3h的焊后去應(yīng)力退火;一方面消除了焊接應(yīng)力,另一方面焊縫處的第二相有所溶解,組織變得均勻,有利于下一步工藝的進(jìn)行。2)打磨。在熱軋前,使用金相砂紙將焊縫處打磨平整,使之與基材等高,以免在熱軋過(guò)程中由于各部分受力不均導(dǎo)致焊縫開(kāi)裂。3)熱軋。熱軋前,將鎂合金加熱到350°C 400°C,保溫20mirTlh后在350±50°C下熱軋熱軋,避免板材出爐后冷卻過(guò)快導(dǎo)致熱軋溫度偏低的情況。鎂合金在熱軋過(guò)程中發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,獲得再結(jié)晶組織,晶粒得到細(xì)化,結(jié)合加工硬化效應(yīng),強(qiáng)度硬度大幅提高。板材收到軋輥壓力的作用,板材組織結(jié)構(gòu)變得致密,有效減少焊縫處的微小氣孔,減少了板材受力時(shí)的裂紋源及其擴(kuò)展路徑。本發(fā)明工藝,在不進(jìn)行軋后退火情況下,可使鎂合金焊接板材的焊縫及熱影響區(qū)處的抗拉強(qiáng)度提高到基材的90%以上,焊縫-熱影響區(qū)處的組織細(xì)化至基材晶粒大小。經(jīng)過(guò)軋制的鎂合金焊板,組織性能得到大幅改善,并產(chǎn)生了一定量的孿晶,整體的殘余應(yīng)力增加。對(duì)于3mm厚TIG焊得到 的AZ31鎂合金焊接板,去應(yīng)力退火溫度為300±5°C,時(shí)間2h。其他成分及厚度的鎂合金焊接板材,其去焊接應(yīng)力退火工藝可以此為依據(jù)做適當(dāng)調(diào)整。所述焊接板材為填絲TIG焊、攪拌摩擦焊,單/雙面對(duì)焊板材,TIG焊時(shí)坡口可根據(jù)板材厚度選擇不開(kāi)坡口、V型坡口、X型坡口等。相比現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明具有如下有益效果:1.本發(fā)明通過(guò)TIG焊對(duì)焊得到無(wú)明顯焊接缺陷的鎂合金焊板,然后對(duì)其進(jìn)行熱處理及熱軋等工藝,獲得組織和性能跟基材相近,具有晶粒細(xì)小的焊縫、熱影響區(qū)組織的鎂合金焊接板。TIG焊在保護(hù)氣下進(jìn)行,可有效防止鎂合金板材在焊接過(guò)程中的氧化,交流TIG焊在得到一定熔深的同時(shí),可起到陰極霧化作用,清除板材表面的氧化夾雜,且相對(duì)于攪拌摩擦焊來(lái)說(shuō),TIG焊對(duì)所焊板材的形狀、表面質(zhì)量要求較低。2.本發(fā)明所述加工工藝,工藝簡(jiǎn)單,使固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化及加工硬化多種合金強(qiáng)化原理相結(jié)合。經(jīng)過(guò)此工藝,焊縫強(qiáng)度提高明顯,與基材的抗拉強(qiáng)度相近。采用氬弧氣體保護(hù)焊(TIG)雙面焊方法焊接的3mm厚AZ31焊板,經(jīng)過(guò)此工藝處理后,焊板的抗拉強(qiáng)度,從基材的70%,最高可提高到90%以上,斷裂位置以焊縫中心為主,部分在熱影響區(qū)斷裂。3.根據(jù)板材的最終性能要求,可在一定范圍內(nèi)靈活調(diào)整工藝參數(shù)。焊后退火工藝、軋制壓下量均可根據(jù)原始板材厚度、成型工藝等做出適當(dāng)調(diào)整,以適應(yīng)使用條件。4.本工藝的發(fā)明,在提高焊縫-熱影響區(qū)-基材的整體強(qiáng)度的同時(shí),由于焊縫-熱影響區(qū)的晶粒發(fā)生再結(jié)晶,并且最終與基材晶粒大小相當(dāng),焊縫在不腐蝕的情況下很難觀察到,提高了焊板的美觀性。5.本工藝過(guò)程周期短,適合大批量加工生產(chǎn)。常見(jiàn)的商用AZ31板材厚度一般在f IOmm之間,所需的焊后的去應(yīng)力退火溫度較低,300°C下時(shí)間只需f3h即可。軋制過(guò)程的總保溫時(shí)間一般不超過(guò)2h,整個(gè)過(guò)程可在1.5^5h內(nèi)完成。通過(guò)研究總結(jié),本發(fā)明的內(nèi)在機(jī)理為:1.鎂合金焊接板材中,由于焊縫在冷卻過(guò)程中收縮,熱影響區(qū)受熱膨脹,焊縫-熱影響區(qū)-基體三個(gè)區(qū)域之間存在焊接應(yīng)力。同時(shí),焊縫處為鑄態(tài)組織,由于焊接過(guò)程中冷卻速度較快,大量第二相沒(méi)有溶解,通過(guò)去應(yīng)力退火,有效減小了焊接應(yīng)力,適當(dāng)軟化焊板、溶解第二相,為熱軋階段做準(zhǔn)備。2.熱軋過(guò)程中,鎂合金板材受軋輥壓應(yīng)力作用,位錯(cuò)、孿晶密度增加,當(dāng)壓下量達(dá)到一定程度時(shí),焊縫、熱影響區(qū)和基材發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,在變形組織中出現(xiàn)無(wú)畸變的新晶粒,晶粒得到細(xì)化,對(duì)焊縫-熱影響區(qū)起到細(xì)晶強(qiáng)化作用,軋下量進(jìn)一步增加,又在無(wú)畸變的晶粒中產(chǎn)生加工硬化效應(yīng)。在此過(guò)程中,原焊縫區(qū)域中存在的大量Mg17Al12相溶入基體,達(dá)到固溶強(qiáng)化的效果。同時(shí),在壓應(yīng)力作用下,焊縫變得緊實(shí),使得焊縫焊接過(guò)程中產(chǎn)生的一些微小氣孔得以消除,有效減少了焊縫及熱影響區(qū)處的裂紋擴(kuò)展路徑,從而提高焊接接頭的抗拉強(qiáng)度。熱軋后的焊板,焊縫-熱影響區(qū)受到固溶強(qiáng)化、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶細(xì)晶強(qiáng)化及加工硬化共同作用,組織細(xì)化,強(qiáng)度顯著提升。


圖1、3、5、7分別為編號(hào)A、B、C和D樣品(樣品I)的焊縫-熱影響區(qū)的金相顯微照片;
圖2、4、6、8分別為編號(hào)A、B、C和D樣品的基材金相顯微照片。圖10、11分別為編號(hào)A、C樣品的小倍數(shù)金相顯微照片。圖9為編號(hào)A、B、C和D樣品的焊縫(FZ)、熱影響區(qū)(HAZ)和基體(BM)的平均晶粒大小散點(diǎn)統(tǒng)計(jì)圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖并結(jié)合具體實(shí)例,進(jìn)一步闡述本發(fā)明,應(yīng)理解的是,這些實(shí)例是用于說(shuō)明本發(fā)明,而不是對(duì)本發(fā)明的限制,在本發(fā)明的構(gòu)思前提下對(duì)本發(fā)明制備方法的簡(jiǎn)單改進(jìn),都屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍。樣品I為原始板材3mm厚軋制AZ31鎂合金板,焊接方向垂直原始板材軋制方向。樣品2為原始板材3mm厚擠壓AZ31鎂合金板,焊接方向平行原始板材擠壓方向。—種改善鎂合金焊接組織與性能的方法(改善鎂合金板材焊縫-熱影響區(qū)組織性能),采用如下步驟,對(duì)樣品1、樣品2的板材進(jìn)行加工處理,具體步驟包括:
I) TIG焊雙面焊成型:
采用手動(dòng)交流填絲TIG雙面焊方法焊接,焊絲直徑2mm,成分與基材一致。軋板焊接方向垂直板材軋制方向,擠壓板焊接方向平行板材擠壓方向,得到初始焊板。焊接前對(duì)板材進(jìn)行打磨清除表面氧化層。焊接工藝參數(shù)為:焊接電流9(Γ100Α,焊接速度6 8mm/s,電弧長(zhǎng)度I 2mm,保護(hù)氣為気氣,流量10L/min。2.焊后去應(yīng)力退火:
除編號(hào)為A、E試樣外(以作對(duì)比),熱軋前,將兩種焊板在溫度300°C下,退火2h。3.熱軋:
熱軋溫度約為300°C 35(TC,考慮到板材從熱處理爐中取出后溫度降低速度較快,熱軋前將焊板置于350°C 40(TC熱處理爐中,保溫30min后軋制,每軋制道次間保溫15min。樣品1、2在相同軋制溫度,例如350±10°C下軋制的軋制總道次、軋制總壓下量見(jiàn)表I。表I焊接板材軋制工藝:
權(quán)利要求
1.一種改善鎂合金焊接組織與性能的方法,其特征在于,包括如下步驟: 1)首先,將鎂合金焊接板材置于熱處理爐中,溫度在250°c 350°C之間,進(jìn)行f 3h的焊后去應(yīng)力退火; 2)然后,采用金相砂紙將焊縫處打磨平整,使之與基材等高; 3)將鎂合金加熱到350°C 400°C,保溫預(yù)熱20mirTlh;再在350±50°C下熱軋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述改善鎂合金焊接組織與性能的方法,其特征在于,對(duì)于3mm厚TIG焊得到的AZ31鎂合金焊接板,去應(yīng)力退火溫度為300±5°C,時(shí)間2h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1 所述改善鎂合金焊接組織與性能的方法,其特征在于,所述焊接板材為填絲TIG焊、攪拌摩擦焊或單/雙面對(duì)焊板材;TIG焊時(shí)坡口可根據(jù)板材厚度選擇不開(kāi)坡口、V型坡口、X型坡口等。
全文摘要
本發(fā)明提供一種改善鎂合金焊接組織與性能的方法,包括如下步驟首先,將鎂合金焊接板材置于熱處理爐中,溫度在250℃~350℃之間,進(jìn)行一定時(shí)間的去應(yīng)力退火;然后,采用金相砂紙將焊縫處打磨平整,使之與基材等高;再將鎂合金加熱到再結(jié)晶以上某一溫度,保溫一定時(shí)間后熱軋。本發(fā)明普遍適用于可焊透的鎂合金板材,如AZ31、AZ61、AZ80等鎂合金板材。經(jīng)過(guò)焊接的鎂合金板,其焊縫、熱影響區(qū)的強(qiáng)度明顯低于基材。本發(fā)明通過(guò)一定溫度保溫后熱軋的手段,可有效提高鎂合金焊接件的強(qiáng)度,使焊縫、熱影響區(qū)與母材的組織、性能趨于一致。
文檔編號(hào)C22F1/06GK103074557SQ20131002295
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者張丁非, 柴森森, 潘復(fù)生, 馬春華, 張紅菊, 胡光山, 董井忍, 諶夏 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)
網(wǎng)友詢問(wèn)留言 已有0條留言
  • 還沒(méi)有人留言評(píng)論。精彩留言會(huì)獲得點(diǎn)贊!
1