《 金属材料焊接 》 课程项目教学 授课教师：杨玉芳 机运分院 绪论 AM60镁合金焊接工艺 AM60镁合金焊接组织及性能研究 结论 4 1 2 3 TIG焊 镁合金 激光焊 TIG焊 焊接时 产生气孔、热裂纹、合金元素烧损使焊缝强度下降，限制了其在么合金加工中的应用，成本高，不易焊接 氩气 保护， 焊接表面不易氧化，常用于薄板焊接焊，易产生应力，热裂纹，但不易扩展，可以得到成形好无裂纹夹渣的焊缝 镁合金的密度低，熔点低热导率和电导率大，热膨胀系数大，易氧化，且氧化物的熔点很高，焊接过程中，会产生氧化氮化和蒸发、热裂纹、气孔与烧穿等 AM 60镁合金的焊接方法 意义 内 AM60镁合金 针对 AM60镁合金的薄板钨极交流氩弧焊焊接工艺、焊接接头组织特征及其力学性能进行了研究和探讨，优化焊接工艺，进而得到理想的焊接接头 45~50A 55~60A AM50 AM60 AZ91 60~65A 50~55A AM60 50~55A 钨极直径 1.6mm 气体流量 10L/min 垂直于焊缝方向截取金相试样，将制备好的金相试样在 5g苦味酸、 5g醋酸、10mL水和 100mL乙醇组成的溶液中腐蚀 20~60s。
在 PG-110101-S光学显微镜下观察焊接接头的组织特征 焊缝区 焊接接头 热影响区 母材 组织 白色 黑色 灰色 -Mg相 相Mg17Al12 共晶体相+ Mg17Al12 AM60 组织 组织的影响 电流对组织的影响 填充金属对电流的影响 （ a） AM60母材（ b） 45～ 50A焊接接头横截面形貌 （ c） 50～ 55A焊接接头横截面形貌 （ d） 60～ 65A焊缝中的气孔 （ e）50～ 55A加焊丝焊缝 （ f） 50～ 55A加焊丝热影响区 （ g） 55～ 60A加焊丝焊缝 （ h）55～ 60A加焊丝热影响区 电流 45~50A时， HAZ宽度大， HAZ晶粒粗大，未融合 50~55A时， HAZ宽度减小， HAZ晶粒较小，界限明显，可以获得外观成形良好、力学性能优良的焊接接头 ,其综合性能最好 55~60A时，焊缝区晶粒长大明显，析出相网状分布， HAZ较窄，晶粒长大不如 50~55A时明显，且焊缝区气孔比50~55A时多 60~65Ａ时，焊缝区晶粒粗大，且气孔多 下阶段工作措施 （ a） 2号（ AM60）（ b） 5号（ AM50）（ c） 6号（AZ91） 填充金属 相同焊接规范下焊缝区黑色 β(Mg17Al12)相， 5号相相对最少， 6号最多， 2号居中 电流对力学性能的影响 力学性能的影响 接头的硬度 填充金属对力学性能的影响 焊接电流 /A 抗拉强度 /MPa 伸长率 /% 焊接系数 /% 断裂位置 45~50 236 2.5 78.66 热影响区 50~55 275 8.89 92.63 热影响区 55~60 250 3.0 83.33 焊缝区 60~65 192 2.5 64.0 焊缝区 电流 1 焊接电流的增大，其拉伸性能先升高，后降低，当焊接电流为 45~50A时，接头性能较差 2 焊接电流在 50~55A范围内的接头性能较好，抗拉强度达到 275MPa，为母材的90%左右，延伸率达到 6.5%，断裂位置在热影响区 3 焊接电流增大到 55~60A时，抗拉强度和延伸率均有所降低，且断裂位置多在焊缝区 4 电流为 60~65A时，接头强度明显下降，且拉伸断裂于焊缝区 5 一般来说，镁合金的焊接电流越大，所需的焊接速度也越大，焊后接头的力学性能越好。
但是电流过大，接头的力学性能反而降低 性能 2号（ AM60） 5号（ AM50） 6号（ AZ91） 拉伸强度 275 247.63 230.97 伸长率 8.89 6.67 5.56 填充金属 填充金属 AM60 接头强度低 AM50 AZ91 AM60作为填充金属 比 AM50AZ91的性能都要好，其 焊接式样接头性能的拉伸强度达到母材 92.63%，伸长率略高于母材 焊缝与母材 热影响区 焊缝硬度接近母材硬度 参数 硬度 硬度明显下降 电流 50~55A 填充金属AM60 （ a） AM60母材 （ b） 2号试样 （ c） 5号试样 （ d）试样 6号试样 都有明显的韧窝形状，且韧窝较深，断面与最大正应力方向所呈角度， 5号大于 6号。
5号比6号接头塑性好，但两者均小于 AM60作为填充金属的接头塑性 明显的撕裂裂纹和浅韧窝，同时存在颜色较亮的光滑面 ,断裂过程中既有韧性部分，也有脆性部分，所以不能称之为完全韧断，属于切断 明显的撕裂裂纹和韧窝，并且韧窝较密且深，有明显的杯锥状形貌，是属于韧性断裂 焊缝区 X射线衍射分析 ,缝区存在 -Mg和 Mg17Al122种衍射峰，其中 Mg17Al12衍射峰较弱，主要是由于 AM60合金中Al元素含量较少，相应生成的 Mg17Al12化合物也较少所致由 Mg-Al二元相图可知，在焊接过程，铝与镁形成有限固溶体 -Mg，多余的铝与镁生成化合物 Mg17Al12在铝含量较少的情况下，焊缝的室温组织由 Mg相与金属间化合物 Mg17Al12组成 采用氩弧焊焊接 AM60镁合金薄板时，焊接电流对镁合金板材焊缝成型质量有很大影响当电流为 50~55A时，可以获得外观成形良好、力学性能优良的焊接接头 拉伸试验结果表明：当电流为 50~55A时，焊接接头强度可达到母材强度的 90%以上 , 拉伸断裂处在热影响区，焊缝区的硬度与母材的硬度接近，但高于热影响区的硬度随着电流的增大，焊缝区晶粒明显长大，焊接接头强度降低，拉伸试样断裂于焊缝区 1 2 AM60焊接接头的焊缝区由细小的等轴晶组成，热影响区晶粒较粗大。
X射线衍射分析表明焊缝组织由 -Mg和Mg17Al12两相组成，其中 -Mg17Al12析出相主要在晶界连续分布 AM60镁合金的焊接接头由焊缝区、热影响区、母材区组成各区的光学显微组织基本上都是由白色镁基体相和黑色的相以及分布在两者之间的灰色共晶体组成，但晶粒尺寸和组织形貌及分布等有所不同 3 4 AM60镁合金 TIG焊，当只改变焊接电流时，焊接电流为 50~55焊接接头综合力学性能较好，其拉伸强度达到母材的 92.63%，伸长率前者略高于母材；改变填充金属时， AM60为填充金属时接头性能最好，其拉伸强度达母材的 92.63%、伸长率略高于母材 AM60镁合金焊接接头端口形貌有明显的撕裂裂纹和韧窝，任我密集且较深，有明显的杯锥状形貌，呈现韧性断裂特征 5 6 Thank you！ 。