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镁合金具有一系列优点,尤其是作为轻质工程结构材料备受关注,镁合金及其加工技术也就成为人们研究的热点。由于熔点低、导热快、热膨胀系数大等特点,镁合金的焊接性能较差。针对镁合金连接方面需要解决的众多问题,镁合金焊接冶金基础理论的研究仍然是一个关键内容。本论文针对镁合金常用的电阻点焊Spot Welding-SW、钨极氩弧焊Tungsten Inert Gas Arc Welding-TIG和熔化极氩弧焊Metal Inert Gas ArcWelding-MIG等三种方法的焊接冶金性能进行了详细研究。本文研究了厚度为2mm的AZ31B镁合金板材电阻点焊焊接性能,能够获得成型良好的点焊焊接接头。最佳工艺参数是焊接电流4.85 kA、焊接时间1.3 s、加压时间0.44 s、冷却时间0.4 s、维持时间0.4 s、休止时间0.4 s。点焊接头中母材、热影响区Heat Affected Zone-HAZ和熔核区分界明显;HAZ形成环状的塑性区将母材和熔核区分割开。熔核区得到树枝晶和等轴晶的混合组织。点焊接头的最大抗剪力达到2300 N。TIG焊接8 mm厚度AZ31B镁合金时,焊缝区和母材的物相种类组成一致,均为α-Mg固溶体和Mg17Al12金属间化合物,但物相含量略有区别,母材的强度峰值比焊缝区的高。随着焊接电流的增大,HAZ和焊缝区的晶粒尺寸均增大,共晶物Mg17Al12的析出数量增多,且连续弥散分布在晶界和晶粒内部。焊缝区晶粒的变化幅度较HAZ的小。AZ31B镁合金母材和TIG对接焊接接头的抗拉强度分别为228.76 MPa和149.31MPa,对接接头的抗拉强度是母材的65.27%。同时,HAZ的硬度值低于母材,最小值为42 HK;焊缝区的共晶物较多,硬度最高可达95 HK。AZ31B镁合金在TIG焊接的情况下,具有较大的焊接热裂纹倾向。热裂纹均在焊缝金属中产生,开裂处始于焊缝上表面。主裂纹是沿晶扩展,两侧存在多次分叉裂纹。分叉裂纹为沿晶与穿晶扩展方式共存。焊接工艺参数对焊接热裂纹的产生有较大的影响。焊接电流大于170 A的焊接试件均出现了焊接热裂纹,而焊接电流小于160 A的焊接试件未产生任何裂纹。斜Y型坡口焊接裂纹试验焊后对每个试件焊缝区进行了观察,线能量较大的两个试样在焊缝区出现了焊接热裂纹。焊接热裂纹的扩展特征与自熔焊热裂纹的特征类似,主裂纹亦属于沿晶断裂,裂纹扩展中也存在多次分叉裂纹,不同的是分叉裂纹属于穿晶扩展。形成机理与自熔焊热裂纹的分析结果相近。未产生裂纹的试件在放置48小时以后仍然没有观察到任何形式的表面和内部裂纹,AZ31B镁合金TIG焊接冷裂倾向小。AZ31B镁合金MIG焊接时,熔滴颗粒细小均匀,存在飞溅和焊瘤现象,焊缝成型不及TIG焊接时均匀。10 mm厚AZ31B镁合金MIG焊接的最佳焊接工艺参数为:焊接电流250 A、焊接电压27 V、焊接速度13.37 mm/s、保护气体流量25 L/min、干伸长15 mm。MIG焊接与TIG相比,焊缝区晶界连续弥散分布的共晶物增多,晶粒得到细化;HAZ晶内的共晶物呈块状分布。Mg17Al12相的弥散分布,可以弥补焊缝区晶界的缺欠,使得MIG焊接热裂纹的扩展受到限制,裂纹长度减小。同时,MIG焊缝区的显微硬度可达102HK,比TIG的高。AZ31B镁合金母材、TIG和MIG焊缝金属在3.5%NaCl中性溶液中电化学腐蚀反应剧烈。母材的自腐蚀电位Ecorr=-1.425 V,自腐蚀电流Icorr=1.093×10-2A。TIG焊缝金属的自腐蚀电位和自腐蚀电流分别为-1.489 V和1.598×10-2A。MIG焊缝金属的自腐蚀电位和自腐蚀电流分别为-1.497 V和1.645×10-2A。焊缝金属的耐腐蚀性能比母材的低,MIG焊接接头的耐腐蚀性能较TIG的弱。