激光焊接AZ31B-304不銹鋼三明治板T型接頭工藝及界面研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟和科技的快速發(fā)展，原材料的使用日益增加、能源的消耗急劇增加，因此對原材料的合理使用、資源的高效利用變得尤為重要，材料和結構的輕量化受到人們的重視程度也日漸增加，其中三明治板受到了廣泛的關注與重視。近年來有更多的人參與到了對三明治板的制造工藝及界面研究工作中，但是他們都是針對同種金屬特別是鋼的三明治板的研究，而對異種金屬三明治板的研究特別少。
　　AZ31B鎂合金密度小、比強度高，304不銹鋼塑性韌性好、耐腐蝕、無磁性，這兩

2、種材料都有很廣泛的使用領域。但是鎂合金易被腐蝕，不銹鋼密度大，大量使用會大大增加質(zhì)量。所以，以304不銹鋼為面板、AZ31B鎂合金為芯板的三明治板結構很大程度上解決了兩者的使用缺陷，又能發(fā)揮各自的優(yōu)點，具有很大的研究價值和使用潛能。通過分析總結了鎂鋼異種金屬的焊接研究成果，使用純銅作為中間層激光焊的方法焊接鎂-鋼T型接頭性能最佳。
　　本文研究了添加銅夾層激光焊接AZ31B鎂合金-304不銹鋼T型接頭及三明治板的工藝方法。并分析討

3、論了T型接頭焊縫的成型、顯微組織、力學性能與線能量的關系，以及不同線能量下的界面連接機理，最后分析了三明治板的力學性能。
　　通過試驗研究發(fā)現(xiàn)，不同芯板厚度的T型接頭的最佳成型工藝參數(shù)也不同，當芯板厚度d=3mm時，最佳成型焊接參數(shù)為P=1650W、v=0.014m/s；當芯板厚度d=4mm時，最佳成型焊接參數(shù)為P=1700W、v=0.014m/s。T型接頭焊縫熔深隨線能量的增加明顯增加，AZ31B與304不銹鋼的連接寬度、縮頸處

4、的寬度以及二者之比則呈下降趨勢，說明當線能量增加時，縮頸處的寬度比AZ31B與304不銹鋼的連接寬度降低的得更快，縮頸越嚴重。
　　不同參數(shù)下，焊縫都是由（α-Mg+Mg2Cu）的連續(xù)組織、α-Mg以及前兩者界面處的 Mg-Al-Cu金屬間化合物組成，不銹鋼下表面有一層Fe-Cu-Mg-Al界面層。在銅完全熔化的區(qū)域，界面層下方是Mg-Al-Cu金屬間化合物和α-Mg，線能量由低到高變化時，界面層下方的金屬間化合物越來越少、α-M

5、g越來越多，Mg-Al-Cu金屬間化合物的形態(tài)由片層狀+顆粒狀、網(wǎng)狀+顆粒狀、網(wǎng)狀逐漸依次變化，α-Mg則分布于Mg-Al-Cu之間。在銅箔不完全熔化的區(qū)域，界面層下方為不完全熔化的銅與Mg-Al-Cu混合區(qū)。不同芯板厚度下，在面板被焊穿的最小線能量下，T型接頭抗拉脫性能最好，d=3mm時為17.6MPa，d=4mm時為13.9MPa，接頭呈脆性斷裂。AZ31B鎂合金-304不銹鋼異種金屬三明治板的三點彎曲首次破壞失效壓力為1.3kN，