AZ31B鎂合金TIG焊接頭的熱碾壓力學改性實驗研究

李曉泉， 初雅杰， 楊宗輝

（南京工程學院材料工程學院，南京 211167）

鎂合金作為最輕質的金屬結構材料在航空及軌道交通制造中具有廣闊的應用前景，但鎂合金的可靠焊接是目前制約其應用于重要金屬結構的關鍵問題之一。鎂合金適合于用TIG焊、激光焊、攪拌摩擦焊來進行焊接加工，其中以TIG焊最具實用化［1～7］。但由于金屬鎂在晶體結構及熱物理性能方面的一些本征特性，如具有滑移系相對較少的密排六方晶體結構，且熱導率高、熔點低、線膨脹系數大，因而熔焊形成的鑄態焊縫性能較差。通常焊接接頭強度及塑性均較母材金屬更為低下，尤其是對于變形鎂合金，焊接接頭與母材力學性能更難于匹配。從理論角度如果對密排六方結構的金屬鎂在再結晶溫度以上實施一定的塑性變形，使其發生動態回復與再結晶，在細化晶粒的同時還可開通新的滑移系，甚至誘發超塑性機制［8，9］。還有研究指出鑄態鎂合金組織遵從Hall-Petch公式（σs=σ0+Kd-1/2）中的K值較大，而K值的大小又取決于滑移系的多少。這意味著鎂合金強度對其晶粒度具有很強的依賴性，動態再結晶所產生的晶粒細化非常有利于鎂合金熔焊接頭室溫強度的提高，進而達到顯著提高強度及塑性的力學改性效果［10，11］。但目前開展的實驗研究均是針對鎂合金材料而言，對熔焊接頭，特別是焊接性能較差的鎂合金熔焊接頭尚未引入該思路來達到力學改性的目的。據此作者針對Mg-Al-Zn系的AZ31B變形鎂合金，用鎢極氬弧焊獲得焊接接頭，然后對接頭區域進行局部熱碾壓力學改性試驗，以期能探索出改善鎂合金TIG焊接頭強度及塑性的有效方法。……