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镁合金因具有密度小、比强度高,铸造性能好等优点,镁资源丰富,镁合金在航空航天、电子信息、汽车高铁等行业得到了广泛应用。焊接技术是推动镁合金产业发展的关键一环,也是目前制约镁合金扩大应用的瓶颈技术之一,开展与镁合金焊接工艺的研究,对促进镁合金发展具有重大意义。本文选用目前应用最广泛的AZ31B镁合金系统地研究了AZ31B镁合金的钨极氩弧焊(TIG)、激光焊(LBW)等熔化焊接工艺,并对AZ31B镁合金的焊后热处理工艺进行了深入的探讨。1.开展了AZ31B变形镁合金的自动氩弧焊工艺研究。通过系统分析焊接电流、焊接速度、送丝速度、保护气体流量等关键焊接参数,得到了最佳的AZ31B变形镁合金的自动氩弧焊接工艺规范。在此工艺条件下实施的AZ31B焊接,焊接接头无气孔、夹杂、下榻、微裂纹等焊接缺陷,焊缝表面鱼鳞纹平整、均匀、规则。焊接接头的微观组织可明显分为母材区(BM)、热影响区(HAZ)和熔化区(FZ)三部分。在HAZ和FZ观察到了大量的沉淀相的存在,电子能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)结果证实该沉淀相为β-Mg17Al12。母材区呈现出典型的{0002}基面织构,最大极密度为9.45。而焊接熔化区出现了大量垂直于固-液线生长的柱状晶,织构分析表明该区域的{0002}晶面的法线(即c轴)相对于焊接方向偏转了25°,最大及密度也增加到了12.9。2.利用Nd:YAG激光器对AZ31B镁合金进行了激光焊接工艺研究。并利用电子背散射衍射系统研究分析了AZ31B镁合金焊接接头的微观结构、气孔的成因、织构演化等焊接冶金特征。与氩弧焊相比,激光焊的焊缝明显变窄,约为2 mm。通过观察显微组织,没有发现明显的热影响区存在,硬脆性沉淀相β-Mg17Al12的数量明显变少,该研究结果表明相对于氩弧焊激光焊的热输入明显变小。AZ31B合金接头的横截面显微结构由母材区(BM)、柱状晶区域(CGZ)和位于熔化区中心的等轴晶区域(EGZ)组成。在焊接接头熔化区观察到了焊接气孔的存在。该气孔的形成与BM中原有的气孔有关。在FZ横截面上发现的许多柱状晶几乎垂直于固-液熔化边界,表现出强烈的织构特征。而在FZ的上表面形成了大量细小的等轴晶粒,并呈现出明显的随机取向。对焊缝横截面与顶面的不同晶粒生长机理进行了初步探讨。由于明显的颗粒粗化,在FZ中心检测到最低显微硬度值(43 HV),明显低于BM(68 HV)。3.探讨了不同的焊后热处理工艺对AZ31B镁合金焊接接头的影响。分别在260 oC-1 h、350 oC-20 min、400 oC-1 h三种工艺条件下,对2.6 mm厚的AZ31B镁合金焊接接头进行了焊后热处理。结果表明,与未经过热处理的相比,经260oC-1 h焊后热处理后的硬脆性沉淀相β-Mg17Al12的数量有一定程度的减少,焊缝区和母材区的晶粒有轻微的长大。经350 oC-20 min焊后热处理后,β-Mg17Al12沉淀相的数量、尺寸均大幅减小,沉淀相由粗大的颗粒状分布变为非常细小的点状分布,但焊缝区和母材区的晶粒尺寸明显变大。而经400 oC-1 h处理后,沉淀相的数量、尺寸又明显增大,焊缝区和母材区的晶粒也明显粗化。拉伸性能测试结果表明,经260 oC-1 h及350 oC-20 min处理后,焊接接头抗拉强度和断后延伸率均明显提高,接近AZ31B母材的拉伸性能。