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本论文采用往复挤压和正挤压方法改善铸态A291D镁合金的组织,优化其力学性能,在制备高性能A291D镁合金后对其进行瞬时液相扩散焊接探索。
首先对普通凝固A291D镁合金进行了均匀化退火处理,再对其进行往复挤压及正挤压,研究往复挤压及正挤压前后A291D镁合金的组织和性能:利用快速凝固制备出的Sn-20%Bi薄带作为中间层,然后对挤压后的A291D镁合金进行真空下的瞬时液相扩散焊接(TLP),研究焊接工艺参数对TLP的影响。
分析过程用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察A291D镁合金和焊接接头的显微组织。用拉伸实验、硬度测试方法测试性能。经分析得到如下主要结果:
往复挤压4道次及单次正挤压工艺可以制备出高性能A291D镁合金。材料可以获得具有均匀细小等轴晶组织,晶粒尺寸仅为铸态时的1/10左右,约为5~10μm,力学性能得到较大幅度的提高,抗拉强度为352.5MPa,屈服强度为273.8MPa,伸长率为14.8%,与铸态力学性能相比,抗拉强度和屈服强度大约提高了2倍,而伸长率提高了大约8倍,维氏硬度也由铸态时的67.2提高到了83.3。
通过对不同焊接工艺参数下的A291D镁合金瞬时液相扩散焊接接头的显微组织、接头成分和显微硬度的分析,揭示了焊接温度、保温时间和焊接压力对焊接接头处的合金元素的扩散均有较大的影响。随焊接温度的增大和保温时间的延长,对于实验使用的中间层,中间层元素的扩散会加剧且元素的扩散距离会增大,最终使接头组织与母材相近;适当的焊接压力对获得理想的焊接接头也是非常有必要的。试验证明,A291D镁合金可以通过Sn-20%Bi中间层进行瞬时液相扩散焊接,且当焊接温度为310℃、保温时间为45min时,A291D镁合金TLP接头处焊接情况最好,且焊缝中心处的显微硬度最大,硬度变化曲线最平缓,说明在此工艺参数下焊接头与母材的差异最小,因此获得了比较理想的焊接结果。