ＡＺ３１镁合金搅拌摩擦焊　

浙江省特种设备检验研究院（杭州市３１００２０）　

黑龙江省安装工程公司（哈尔滨市　１５００４０）　俘掳　

朱晓智　

李学军　

摘要研究了ＡＺ３１镁合金搅拌摩擦焊的焊缝成形、微观组织和力学性能。试验结果表明，随着旋转速度的增　加，焊缝金属的塑性流动得到改善，孔洞消失；随着焊接速度的提高，焊核区晶体的动态再结晶得到抑制，晶粒被细　化。最佳的工艺参数：旋转速度１　０００　ｒ／ｒａｉｎ，焊接速度４５　ｍｍ／ｍｉｎ，接头抗拉强度系数可达６３．７％。　

关键词：搅拌摩擦焊ＡＺ３１镁合金微观组织力学性能　中图分类号：ＴＧ４５７．１９　

０前　言　

镁合金具有密度低、高比强度和比刚度等优点，在　

航空、航天、汽车等工业领域得到了广泛的应用。但由　

于其熔点低、线胀系数大、导热系数和比热容大，在采　用传统的熔化焊方法进行焊接时，容易产生热裂纹、气　孔、过烧、夹渣、合金元素烧损等缺陷＿ｌ　］，使接头的力　

学性能下降，限制了镁合金结构件的应用。　

搅拌摩擦焊技术　的出现，引起国内外焊接领域　

学者们的广泛重视，对镁合金的焊接具有很大的应用　潜力　Ｊ。英国ＴｗＩ研究所Ｒ．Ｊｏｈｎｓｏｎ等人＿ｌ。。对厚　

度为６　ｍｍ的ＡＭ５０，ＡＭ６０，ＡＺ９１和ＡＺ３１等镁合金分　

别进行了研究，得到了成形良好的焊缝。日本大阪大　学接合科学研究所Ｋ．Ｎａｋａｔａ等人＿１　选用厚度为２　

ｍｍ的ＡＺ９１Ｄ镁合金薄板作为试验材料，搅拌区的抗　拉强度可达到３３０—３６０　ＭＰａ，比母材强度的２２４—２５３　ＭＰａ高很多。邢丽等人¨　研究了ＭＢ８镁合金薄板的　搅拌摩擦焊，得到了无气孑Ｌ、无裂纹、高强度的焊接接　头。Ｗｏｎ—Ｂａｅ　Ｌｅｅ等人¨　研究了ＡＺ３１Ｂ—Ｈ２４镁合　

金的搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能。Ｈ．Ｚｈａｎｇ　等人　采用Ｃｕ涂层方法研究了ＡＺ３１搅拌摩擦焊过　

程中的材料流动机理。因此，文中对变形ＡＺ３１Ｍｇ镁　

合金搅拌摩擦焊接头成形工艺、组织状态变化及其力　学性能进行的深入研究，揭示出其成形规律，将对　

ＡＺ３１变形镁合金的广泛应用奠定一定的基础。　

１　试验材料及设备　

试验材料为４　ｍｍ厚的ＡＺ３１镁合金，表１为其主　要化学成分和力学性能。在试验过程中，通过改变工　

艺参数，以获得最佳的焊缝成形和质量，并且对接头进　行组织分析、显微硬度及力学性能测试。试验设备为　

北京赛福斯特公司生产的ＦＳＷ一３ＬＭ一００３型龙门式　

数控搅拌摩擦焊机，搅拌工具由高速钢自行设计制造，　轴肩直径为１６．２　ｍｍ，搅拌针直径为４　ｍｍ，长３．８　ｍｍ。　

表１　Ａｚ３１镁合金的化学成分和力学性能　

试验中，所选用的工艺参数为搅拌头旋转速度：　机，硬度计。　

ｌ　＝１ｉ　ＯＬＹ　Ｍ　ＰＵ嚣Ｓ　ＳＥ速Ｍ　蒜２试验躲及分析　ｍｍ／ｍｉｎ。显微组织分析用　，　，拉伸试验　。。　

收稿日期：２０１０－０５—１４　图１为ＡＺ３１镁合金搅拌摩擦焊接头截面的宏观　图像。其中焊核区是２块焊接试件的共有部分，一般　

２０１１年第８期　

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