《高強鎂合金薄板雷射焊接接頭熱裂機制及控制技術研究》是依託湖南大學，由嚴紅革擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高強鎂合金薄板雷射焊接接頭熱裂機制及控制技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：嚴紅革
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對高強變形鎂合金板材焊接成形困難特別是焊接熱裂嚴重的現狀，申請人提出通過細化合金微觀組織和調控析出相尺寸與分散性等以抑制液化裂紋形成和通過焊接熔池稀土微合金化縮小凝固溫度區間和細化凝固組織以抑制結晶裂紋形成的思想。以焊接熱裂傾向嚴重的高Zn含量Mg-Zn-Zr系和高Al含量Mg-Al-Zn系變形鎂合金薄板為研究對象，系統研究工藝參數和母材微觀組織特徵（母材晶粒尺寸、第二相尺寸及分布特徵等）對鎂合金雷射焊接接頭半熔化區液化裂紋形成的影響規律，探明在最佳化的工藝條件下半熔化區液化裂紋的形成與母材微觀組織特徵之間的關係，明確焊接熔池凝固過程對半熔化區液化反應機制和液化裂紋形成的影響，考察焊接熔池稀土微合金化對焊縫凝固組織特徵和結晶裂紋形成的影響，明確焊縫區結晶裂紋的形成機制，提出抑制焊接熱裂的具體措施。藉此探索一條抑制高合金含量鎂合金焊接熱裂傾向的新途徑，為高熱裂傾向合金材料的焊接提供理論指導。
結題摘要
針對高合金元素含量的高強變形鎂合金板材焊接成形困難特別是焊接熱裂嚴重的現狀，本課題採取了細化合金板材的微觀組織和調控析出相特徵的手段來抑制液化裂紋的形成、通過對焊接熔池進行微合金化處理來縮小凝固溫度區間和細化凝固組織來抑制結晶裂紋形成的研究思路。系統研究並闡明了板材的微觀組織特徵和焊接工藝參數對焊接接頭半熔化區液化行為及液化裂紋形成的影響。研究發現，微米級的大尺寸MgZn相、Mg17Al12相在熔合線附近區域形成的液化熔池體積大，容易導致液化裂紋；板材的晶粒尺寸越大，第二相在晶界上分布的越密集，越容易發生液化反應而形成連續液膜，液化裂紋越容易形成；焊接熱輸入越大，越容易誘發熔合線附近液化裂紋的形成；大尺寸第二相顆粒的液化機制有與基體-Mg發生共晶反應而液化、直接熔化而液化；亞微米以下的沉澱相液化反應現象不明顯，不會導致液化裂紋的形成。揭示了焊縫區結晶裂紋的形成機制。在焊接熔池凝固結晶後期，低熔點共晶組織或脆性第二相沿晶界連續連續分布時，在熔池區凝固收縮和熱收縮產生的拉伸應力作用下沿晶界開裂，形成結晶裂紋。採用填帶焊的方法對焊接熔池中進行了微合金化處理，闡明了元素種類及加入量對焊縫凝固組織的影響機制，通過產生顯著的成分過冷效應和異質形核效應而細化了焊縫中心的晶粒組織、抑制了熔合線附近區域柱狀晶區的範圍。提出了抑制焊接熱裂紋形成的有效措施，抑制液化裂紋的措施為消除板材中微米級大尺寸第二相、細化晶粒組織、提高沉澱相的分布均勻性；抑制結晶裂紋的措施為採用成分合適的帶材進行填充焊、縮小熔體的凝固溫度區間，採用合適的焊接熱輸入量等。本項目的研究成果對高熱裂傾向合金材料焊接熱裂問題的研究和解決具有重要的理論指導意義和實際參考價值。
