AZ31镁合金与DC54D钢电阻点焊研究.pdf

中文摘要 摘 要 在车辆制造行业飞速发展的同时，由汽车引起的能源危机以及温室气体排放 问题也逐渐成为了社会关注的热点。汽车轻量化成为了解决能源危机并且减少温 室气体排放的重要途径。由于AZ31 镁合金具有着较高的比强度和良好的焊接性， 成为了为实现汽车轻量化的首选轻合金之一。而DC54D 拥有着极其优秀的超深冲 压性能，成为了汽车制造行业中较为主流的覆盖件。AZ31 镁合金与DC54D 钢的 组合使用能够实现既减轻重量，又安全环保这一优点。同时，电阻点焊是车辆制 造领域应用的较多的材料连接方法。因此，对AZ31 与DC54D 的电阻点焊的研究 具有很重要的意义。 本文以AZ31 镁合金和DC54D 钢为研究对象，主要研究了AZ31/DC54D 的电 阻点焊，加入了20μm 和50μm 厚的锌箔中间层的AZ31/DC54D 电阻点焊以及添加 了辅板的AZ31/DC54D 电阻点焊。主要对这三种AZ31/DC54D 点焊接头的宏观特 征，显微组织和力学性能的进行了研究；还对AZ31 和DC54D 电阻点焊过程中的 熔核形成与生长的机理，点焊接头的断裂失效形式进行了分析。 AZ31/DC54D 点焊接头AZ31 一侧可以分为母材区（BM ）、热影响区（HAZ ） 和熔核区（FZ ）。热影响区晶粒明显长大，平均晶粒尺寸达到了 12μm。熔核区边 缘和中心分别由柱状树枝晶和等轴树枝晶组成，晶界上析出了较多的 Mg Si 和 2 Al Mn Zn 。DC54D 钢一侧分为母材区和热影响区，分别由等轴的铁素体以及粗大 11 3 2 的铁素体晶粒组成，镁钢界面处处生成了Fe-Al 金属间化合物。随着焊接电流和焊 接时间增大，接头的断裂形式由界面断裂转变成焊核剥离断裂，抗拉剪力先增大 并保持稳定。当焊接电流为8KA，焊接时间为14 个周波，电极压力为2.5KN 时， 点焊接头发生了焊核剥离断裂，接头的抗拉剪力达到了最大值3.1KN 。 在加入了20μm，50 μm 的中间层Zn 片后，AZ31 和DC54D 点焊接头的宏微 观组织发生了变化，AZ31 一侧熔核的直径略微增大，熔核的厚度分别减小了30% 和 60% 。接头的熔核区由镁锌共晶组织构成，MgZn2 第二相在熔核区晶界上连续 分布，显微硬度升高到了 135HV ，增大了 28.6% 。随着焊接电流增大，接头的抗 拉剪力会先增加后下降，加入Zn 片厚度越大，AZ31 一侧镁合金板厚压下量也更 大，当加入20μmZn 片，焊接电流为8KA，焊接时间为14 个周波，电极压力为2.5KN 时，接头的抗拉剪力达到了最大值 3.6KN 。比相同焊接工艺参数下原始 AZ31/DC54D 接头提升了18%。 在AZ31 镁合金外侧加入了DC54D 辅板后，接头的等效电阻增大，较大的焊 接热输入使得AZ31 熔核直径平均增大了30% 。熔核区内部的晶粒也明显粗化，等 I 重庆大学硕士学位论文 轴晶粒尺寸达到了10μm，熔核区的显微硬度为112HV 。同时内部的显微裂纹、缩 孔以及缩松也明显增多。随着焊接电流的增大，接头的抗拉剪力会逐渐升高，但 板厚减小情况也更加严重。是当焊接电流为7 KA，焊接时间为14 周波，电极压 力为2.5KN 时，三层板点焊接头抗拉剪力达到了最大值4.9KN ，比相同焊接工艺 参数下原始的AZ31/DC54D 点焊接头高出了50% 。 关键词：镁/钢电阻点焊；显微组织；力学性能；断裂形式 II 英文摘要 ABSTRACT With the rapid development of manufacturing industry, The energy crisis caused by auto