镁合金电阻点焊凝固裂纹机理_刘铎.docVIP

------------------------------------------------------------------------------------------------ —————————————————————————————————————— 镁合金电阻点焊凝固裂纹机理_刘铎 第35卷第5期2014年5月 焊接学报 Vol．35May No．52014 TＲANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTION 镁合金电阻点焊凝固裂纹机理 刘 1 铎，郎 233波，孙大千，袁世东 （1．沈阳特种设备检测研究院，沈阳110035；2．北京航空制造工程研究所，北京100024； 3．吉林大学材料科学与工程学院，长春130025） 摘 要：为了获得高性能的镁合金电阻点焊接头，利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪研究了点焊接头裂纹的形成 机理．结果表明，结晶裂纹的形成，主要与Al和Mn元素偏析造成的晶间低熔点液态薄膜，以及冷却过程中产生的拉伸应力有关．点焊参数（热输入）对熔核结晶裂纹敏感性有很大的影响．热输入增加将增大由熔核收缩引起的拉伸应力，增加原子偏析浓度进而降低液态薄膜熔点，以致于延长拉伸应力的作用时间．因此，应该选择相对低的热输入来降低点焊接头的凝固裂纹敏感性．关键词：电阻点焊；镁合金；凝固裂纹中图分类号：TG407 文献标识码：A 文章编号：0253－360X（2014）05－0109－04 0序言 寸为100mm×25mm×1．2mm的试样，用于电阻点 焊试验及接头微观组织分析． 焊接之前，为了获得相同的表面状态，先用1200号金相砂纸打磨试样表面去除氧化膜（主要MgO），然后按照再用丙酮清洗其表面以去除油污， 图1的方式装配试样．采用三相次级整流点（凸）焊机进行焊接试验（额定短路电流50kA，最大加压力30kN，冷却水流量35L/min）．所用电极是球面半径为100mm、电极头端面直径为20mm的标准铜－ 1．0%Cr，铬合金电极，其成分为Cu-维氏硬度为1274MPa，并进行了时效处理．通过调整焊接时间、焊接电流和电极力来研究焊接参数对接头热裂纹敏 感性的影响规律 ． 具有比重轻，镁合金作为最轻的工程金属材料， 比强度及比刚度高，阻尼性、导热性、减振性及切削加工性好，电磁屏蔽能力强和易于回收等一系列独特的性质，满足航空航天、现代???车工业对减重、节能和环保的要求，被誉为“21世纪绿色工程金属材 ［1－3］ “最重要的商用轻质材料”．因此，料”和扩大镁合金在航空制造业，以及汽车、轨道交通等相关行业 ［4］ 的应用将产生重要的经济效益．镁合金的广泛应用，不仅取决于自身的性能特点，还依赖于焊接等成形技术的进步．电阻点焊以其高效、可靠的连接在 ［5，6］ ，工业界获得了广泛的青睐其主要应用于薄壁件 产品的连接，对扩大镁合金的应用具有很大的潜力． 但是，镁合金能与许多合金元素固溶并形成低熔点共晶体，且其热导率及线膨胀系数大，熔核收缩快，易引起裂纹及缩孔等缺陷．因此，开展镁合金电阻点焊裂纹机理研究对镁合金点焊的应用具有重要的指导意义． 1试验方法 图1Fig.1 试样的形状及尺寸（mm）Shapeanddimensionofspecimens 试验用母材为1．2mm厚的AZ31B热挤压镁合金薄板，其抗拉强度为245MPa，断后伸长率为15%，2．90Al-0．837Zn-0．431Mn-其化学成分为Mg-0．067Si-0．005Cu（质量分数，%）．将母材加工成尺 收稿日期：2012－06－15 焊接之后，垂直于试样表面并沿着熔核中心方 向将接头剖开作为金相试样．其横截面经过打磨、抛光后，在5g草酸（H2C2O4）和100mL水混合的溶 110焊接学报第35卷 6型光学显液中腐蚀，然后进行显微分析．采用XJZ-JSM-5310型扫描电微镜（opticalmicroscopy，OPM）、 ISIS镜（scanningelectronmicroscope，SEM）和Link-EDS）研究接头型能谱仪（energydispersivespectrum，的组织及成分分布． 2试验结果与分析 镁合金点焊熔核一般包括两种不同的组织形 态，即熔核边缘依附于未熔化母材晶粒联生生长的 胞状树枝晶（图2）和熔核中心的