AZ31 厚板镁合金双面搅拌摩擦焊接头组织及性能研究
陈玉华1 ,钟宇1 ,谢吉林1 ,张体明1 ,王善林1 ,戈军委2
1. 南昌航空大学江西省航空构件成形与连接重点实验室,南昌 330063;
2. 贵州航天天马机电科技有限公司,遵义 563000
Microstructure and Mechanical Properties Investigation of AZ31 Thick Plate Magnesium Alloy Double-Shield Friction Stir Welding Joint
CHEN Yuhua1 , ZHONG Yu1 , XIE Jilin1 , ZHANG Timing1 , WANG Shanlin1 , GE Junwei2
1. Jiangxi Key Laboratory of Forming and Joining Technology for Aerospace Components, Nanchang Hangkong University, Nanchang 330063, China;
2. Guizhou Aerospace Tianma Electromechanical Technology Co., Ltd., Zunyi 563000, China
摘要 采用单轴肩搅拌摩擦焊实现了40 mm 厚的AZ31 镁合金双面对接焊接,对接头组织及力学性能进行了分析研究。结果表明,双面搅拌摩擦焊(Ds–FSW)接头光滑整洁,无缺陷。接头可划分为母材(BM)区、热影响区(HAZ)、热力影响区(TMAZ)、焊核区(NZ)和重叠区(OZ)5 个区域,其中OZ 是Ds–FSW 接头所独有的。OZ 中存在的超细晶粒和弥散分布的沉淀相Al8 Mn5 ,显著提高了此区域的极限抗拉强度(UTS)和断后伸长率(EI),分别为217.7 MPa 和14.65%,从而使其获得较高的接头强度系数,约为母材的85.81%。接头主要断裂在前进侧NZ 和TMAZ 交界处,其断裂机制为韧性断裂和准解离断裂的混合断裂机制。
关键词 :
搅拌摩擦焊(FSW) ,
镁合金 ,
微观组织 ,
晶粒细化 ,
力学性能
Abstract :Single shoulder friction stir welding was used to achieve a 40 mm thick AZ31 magnesium alloy doublesided butt welding, the microstructure and mechanical properties of the joint were analyzed. The joint can be divided into five zones: base material (BM) zone, heat affected zone (HAZ), thermal-mechanical affected zone (TMAZ), nugget zone (NZ) and overlapped zone (OZ), of which the OZ is unique to Ds–FSW joints. The existence of ultra-fine grains and diffusely distributed precipitated phase Al8 Mn5 in the OZ significantly increases the ultimate tensile strength (UTS) and elongation (EI) in this zone, respectively 217.7 MPa and 14.65%, resulting in a high joint efficiency ratio of about 85.81% of the base material. The joints are mainly fractured at the junction of NZ and TMAZ on the advancing side, and their fracture mechanism is a mixture of ductile fracture and quasi-cleavage fracture.
Key words :
Friction stir welding (FSW)
Magnesium alloy
Microstructure
Grain refinement
Mechanical properties
基金资助: 国家自然科学基金(51865035、52105355);航空科学基金(2020Z048056002);江西省科技合作专项(20212BDH81007)。
作者简介 : 陈玉华,教授,博士生导师,研究方向为先进航空航天材料及异种材料连接技术。
引用本文:
陈玉华,钟宇,谢吉林,张体明,王善林,戈军委. AZ31 厚板镁合金双面搅拌摩擦焊接头组织及性能研究[J]. 航空制造技术, 2022, 65(21): 38-44,53.
CHEN Yuhua, ZHONG Yu, XIE Jilin, ZHANG Timing, WANG Shanlin, GE Junwei. Microstructure and Mechanical Properties Investigation of AZ31 Thick Plate Magnesium Alloy Double-Shield Friction Stir Welding Joint[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2022, 65(21): 38-44,53.
链接本文:
https://www.amte.net.cn/CN/10.16080/j.issn1671-833x.2022.21.038 或 https://www.amte.net.cn/CN/Y2022/V65/I21/38
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