４６ 材料工程／２０１１年２期 ＡＺ３ １与ＡＺ６ １异种镁合金的ＴＩＧ焊研究 Ｇａｓ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ａｒｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ ｏｆ Ｄｉｓｓｉｍｉｌａｒ Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ａｌｌｏｙｓ ａｓ ＡＺ３１ ｗｉｔｈ ＡＺ６ｌ 彭建 。，周 绸 ，陶健全 ，潘复生 （１重庆大学材料科学与工程学院，重庆４０００４４； ２重庆市科学技术研究院，重庆４０１１２３） ＰＥＮＧ Ｊｉａｎ 一，ＺＨＯＵ Ｃｈｏｕ ，ＴＡＯ Ｊｉａｎ—ｑｕａｎ 。ＰＡＮ Ｆｕ—ｓｈｅｎｇ ， （１ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００４４，Ｃｈｉｎａ；２ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０１１２３，Ｃｈｉｎａ） 摘要：采用ＴＩＧ焊对ＡＺ３１与ＡＺ６ｌ镁合金薄板进行连接，分别采用了ＡＺ３１和ＡＺ６１焊丝，比较焊接效果的影响。通过 显微镜、扫描电镜、Ｘ—ｒａｙ物相检测等实验方法，分析了两种焊丝焊接接头的外观形貌、显微组织、焊缝析出相及力学性能 等差异。研究结果表明：采用ＡＺ３１和ＡＺ６１两种焊丝都能完成ＡＺ３１与ＡＺ６１镁合金薄板的对焊，获得无缺陷的焊接接 头；焊缝区均存在ａ—Ｍｇ和ｐ—Ｍｇｌ ７Ａ１ 。两种相，两侧母材存在热影响区，靠近焊缝处晶粒粗化，但ＡＺａｌ侧晶粒粗化比 ＡＺ６１侧明显。采用ＡＺ３１焊丝与采用ＡＺ６１焊丝相比，ＡＺ３１母材侧的粗晶区宽度更窄，断裂处更靠近中心线，强度为 １６１ＭＰａ，达到ＡＺ３１挤压板母材的６４ 左右；ＡＺ６１焊丝的焊接接头平均强度为２１０ＭＰａ，可达到ＡＺ３１母材的８４ 。 关键词：ＡＺ３１镁合金；ＡＺ６１镁合金；ＴＩＧ焊；微观组织；力学性能 中图分类号：ＴＧ４５７．１４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－４３８１（２０１１）０２ ００４６—０６ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ＡＺａ ｌ ａｎｄ ＡＺ６ １ ｐｌａｔｅｓ ｉｎ ３ ｍｍ ｔｈｉｃｋ ｐｌａｔｅｓ ａｒｅ ｗｅｌｄｅｄ ｗｉｔｈ ＡＺ３ １ ａｎｄ ＡＺ６ １ ｗｅｌｄｉｎｇ ｗｉｒｅｓ ｂｙ ＴＩＧ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｗｅｌｄｉｎｇ ｗｉｒｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｗｅｌｄｅｄ ｏｉｎｔｓ ｏｆ ＡＺ３ １ ａｎｄ ＡＺ６ １ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｐｌａｔｅｓ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ａｐｐｅａｒａｎｃｅ ｓｈａｐｅ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｅｔｕｒｅ ａｎｄ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｓ ｗｅｌＩ ａｓ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａＩ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｔｅｓｔ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ＯＭ，ＳＥＭ。Ｘ—ｒａｖ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｔｃ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｐｐｅａｒａｎｃｅ ｓｈａｐｅ ｗａｓ ｇｏｏｄ ｗｉｔｈ ｗｅａｔｈｅｒ ＡＺ３ １ ｏｒ ＡＺ６ １ ｗｅｌｄｉｎｇ ｗｉｒｅ．Ｔｈｅ ｗｅｌｄｅｄ ｚｏｎｅ ｗａｓ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ ｔｏ ｂｅ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ａ—Ｍｇ ａｎｄ Ｂ—Ｍｇ１ ７ Ａ１ｌ２ ｐｈａｓｅｓ． Ｔｈｅ ｈｅａｔ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｚｏｎｅｓ ｅｘｉｓｔ ｂｏｔｈ ｉｎ ＡＺ３ １ ａｎｄ ＡＺ６ １ ｊ ｏｉｎｔｓ，ｗｉｔｈ ｇｒａｉｎｓ ｃｏａｒｓｅｒ ｔｈａｎ ｂａｓｅ ｍｅｔａ１．Ｒｅ１～ ａｔｉｖｅ ｔｏ ＡＺ６ １ ｗｅｌｄｉｎｇ ｗｉｒｅ，ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＡＺ３ １ ｗｅｌｄｉｎｇ ｗｉｒｅ ｔｅｎｄｓ ｔｏ ｇｅｔ ａ ｃｏａｒｓｅ ｇｒａｉｎ ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｌｉｔｔｌｅ ｗｉｄｔｈ，ａｎｄ ａ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｐｏｉｎｔ ｃｌｏｓｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒ ｌｉｎｅ ｏｆ ｗｅｌｄｉｎｇ ｓｅａｍ，ｗｉｔｈ ｔｅｎｓｉｌｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ １６１ＭＰａ ｌｅａｄｉｎｇ ｔｏ ａ ６４ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ＡＺ３１ ｂａｓｅ ｍｅｔａ１．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＡＺ６１ｗｅｌｄｉｎｇ ｗｉｒｅ。ａ ｃＯａｒｓｅ ｇｒａｉｎ ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｍｏｒｅ ｗｉｄｔｈ ａｎｄ ａ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｐｏｉｎｔ ａ ｌｉｔｔｌｅ ｆａｒ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒ ｌｉｎｅ ａｒｅ ｈａｐｐｅｎｅｄ．ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔｓ ｒｅａｃｈｅｓ ｔｏ ２１０ＭＰａ，８４ ｏｆ ｔｈａｔ ｏｆ ｉｔｓ ＡＺ３１ ｂａｓｅ ｍｅｔａ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＡＺ３ １ ａｌｌｏｙ；ＡＺ６ １ ａｌｌｏｙ；ＴＩＧ ｗｅｌｄｉｎｇ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ 镁合金作为最轻的金属结构材料，具有比强度和 比刚度高、减震性好和导热性优良等优点，在航空、航 天、汽车、通讯等工业领域有广阔的应用前景口 ］。镁 合金制品在工业应用中除了以单个零件工作外，通常 还需连接成子系统结构来加强设备的整体性，因而离 不开高品质连接技术的支持。镁合金的熔点低、线膨 胀系数和热导率高，在焊接过程中与氧、氮的亲和力 强，易形成氧化夹杂和脆性相，产生焊接变形和热裂纹 等问题，严重影响焊接质量。因而镁合金结构件，尤其 镁合金材料工程化应用的瓶颈，是亟待解决的关键技 术问题 。， 。 目前镁合金的焊接问题已引起国内外学者极大的 关注，但大多是对同种镁合金之间的焊接展开研究，对 异种镁合金材料的焊接研究较少。与其他的焊接方 法，如搅拌摩擦焊 、激光焊 、激光一电弧复合焊 等 相比，钨极氩弧焊（ＴＩＧ）具有更大的灵活性和适应性， 是目前镁合金焊接最适用的焊接方法之一，但异种镁 合金之间的ＴＩＧ焊，具有相当的难度，目前国内外尚 未就此取得突破性进展。本工作采用钨极氩弧焊 不同合金牌号的镁合金结构件之问的连接，成为扩大 ＡＺ３１与ＡＺ６１异种镁合金的ＴＩＧ焊研究 ［２］ ＭｃＩＲＤＩＫＥ Ｂ Ｌ．ＥＢＥＲＴ Ｔ．Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ５１ ［９］ ＮＡＹＥＢ—ＨＡｓＨＥＭＩ Ａ Ａ，ｃＬＡＲＫ Ｊ Ｂ．Ｐｈａｓｅ ｄｉａｇｒａｍｓ ｏｆ ｂｉｎａｒｙ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ［Ｍ］．Ｏｈｉｏ：ＡＳＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｍｅｔａｌ Ｐａｒｋ， １９８８． ｐｏｔｅｎｔｉａｌ［Ｊ］Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａ，２００１，３０２（１）： ３７ ４５． ［３］ 刘正，王越．镁基轻质材料的研究与应用［Ｊ］．材料研究学报， ２０００，１４（５）：４５０ ４５６． ［１０］ＨＥＳＩＯＰ Ｊ，ＰＥＴｃＨ Ｎ Ｊ．Ｔｈｅ ｄｕｃｔｉｌｅ ｂｒｉｔｔｌｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｏｆ ｑ ｉｒｏｎ，ＩＩ［Ｊ］．Ｐｈｉｌｏｓｏｐｈｉｃａｌ Ｍａｇａｚｉｎｅ，１９５８，３４ （３）：１ｌ２８一¨３６． ［４］ 冯吉才，王亚荣，张忠典．镁合金焊接技术的研究现状及应用［Ｊ］．中国有色金属学报，２００５，１５（２）：１６５—１７８． ［５］ 张华，林三宝，吴林，等．搅拌摩擦焊研究进展及前景展望［Ｊ］．焊 接学报，２００３，２４（３）：９１—９６． ［６］ 郭永强，孙荣禄．镁合金激光焊接技术的研究现状与发展［Ｊ］．激 光杂志，２００８，２９（５）：１１—１２． 基金项目：科技部国际科技合作项目（２０１０ＤＦＲ５００１０）；重庆市科委科 技计划攻关重点项目（ＣＳＴＣ，２００９ＡＢ４００６） 收稿日期：２０１０—０７—１９；修订日期：２０１０ １１ １５ 作者简介：彭建（１９６９一），男，博士，副教授，主要从事轻合金新材料和 新工艺研究，联系地址：重庆沙坪坝区沙正街１７４号，重庆大学材料学 院（４０００３０），Ｅ—ｍａｉｌ：ｊｐｅｎｇ＠ｃｑｕ．ｅｄｕ．ｃｎ ［７］ 陈俐，董春林，吕高尚，等．ＹＡＧ／ＭＡＧ激光电弧复合焊工艺研 究ＥＪ］．焊接技术，２００４，３３（４）：２ｌ ２３． ［８３ 陈振华．变形镁合金［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００５． 米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米｛ｌ÷米米米米米米米米米米 （上接第３４页） ６５７—６６２． 程中，无论是顺式还是反式１，４丁二烯结构，氢化后最 终都将形成如下的结构单元。 ｒ２］ ＣＨＡＵＤＨＲＹ Ｒ Ａ，ＨＵＳＳＥＩＮ Ｉ Ａ，ＡＭＩＮ Ｍ Ｂ，ｅｔ ａ１．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｎ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ ｎｉｔｒｉｌｅ ｂｕｔａｄｉｅｎｅ ｒｕｂｂｅｒ ＥＪ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ ＣＨ２一ＣＨ２一ＣＨ２一ＣＨ２一ＣＨ２一ＣＨ— ｌ Ｃ三Ｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００５，９７（４）：１４３２—１４４１． ［３］ ＴＨＡＶＡＭＡＮＩ Ｐ，ＫＨＡＳＴＧＩＲ．Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ ｂｌｅｎｄｓ ｏｆ ｅｔｈｙｌｅｎｅ－ 这种结构单元的重复使得ＨＮＢＲ在拉伸的情况 下产生结晶，提高了硫化橡胶的拉伸强度 。丙烯 腈含量越高，这种交替结构单元越多，结晶部分的比例 越大，因而ＨＮＢＲ的拉伸强度越大，玻璃化转变温度 也越高。 ｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ ｎｉｔｒｉｌｅ ｒｕｂｂｅｒ［Ｊ］．Ａｄ ｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，２３（１）：５—１７． ［４］于世林，李寅蔚．波谱分析法［Ｍ］．２版．重庆：重庆大学出版社， １９９４． ［５］ＢＩＥＬＩＮＳＫＩ Ｄ Ｍ，ｇＬＵＳＡＲＳＫＩ Ｌ，ＷＬＯＣＨＯＷＩＣＺ Ａ，ｅｔ ａ１． Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｎｉｔｒｉｌｅ ｒｕｂｂｅｒｓ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｗｉｔｈ ｉｏｄｉｎｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９８，６７ （３）：５０ｌ一５１２． ３ 结论 （１）ＨＮＢＲ与ＮＢＲ在红外光谱上存在明显差别， ＨＮＢＲ橡胶在７２０～７３０ｃｍ 处具有明显的（ＣＨ ） （ ＞４）吸收峰，据此可以初步鉴别ＨＮＢＲ与ＮＢＲ橡 胶。丙烯腈含量越高，由一Ｃ三Ｎ基团引起的 ２２４０ｃｍ 吸收峰的强度更强。 ［６］ＧＢ／Ｔ ７７６４—２００１，橡胶鉴定红外光谱法［ｓ］． ［７］ＰＡＴＲＩ Ｍ，ＲＥＤＤＹ Ｃ Ｖ，ＡＲＡｓＩＭＨＡＮｃ Ｎ，ｅｔ ａ１．Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｉｎｔｅｒｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｔｙｒｅｎｅ ｂｕｔａｄｉｅｎｅ ｒｕｂ— ｈｅｒ ａｎｄ ｐｏｌｙａｌｋｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００７，１０３（２）：¨２Ｏ ｌ１２６． ［８］王珍，栗付平，王景鹤，等．氢化丁腈橡胶的结构与低温性能［Ｊ］． 北京科技大学学报，２００６，２８（Ｓｕｐｐｌ１）：３７０—３７２ ［９］ＤＡＳ Ｐ Ｋ，ＧＡＮＧＵＩ Ｙ Ａ，ＢＡＮＥＲＪＩ Ｍ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ—ｂｅａｍ ｃｕｒｉｎｇ ｏｆ （２）ＨＮＢＲ的热分解温度普遍高于ＮＢＲ，证明 ＨＮＢＲ在高温下更加稳定。随丙烯腈含量及氢化度 的增大，ＨＮＢＲ的初始热分解温度升高。分子结构 中双键含量增多，低温性能变好。丙烯腈含量增大， ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ—ｂｕｔａｄｉｅｎｅ ｒｕｂｂｅｒ Ｆ－Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐ— ｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００５，９７（２）：６４８—６５１． ［１ｏ］ＳＥＶＥＲＥ Ｇ，ｗＨＩＴＥ Ｊ Ｉ ．Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｂｌｅｎｄ ｍｉｓｃｉ— ｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ—ｂｕｔａｄｉｅｎｅ ｒｕｂｂｅｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０００，７８（８）：１５２１—１５２９． ＨＮＢＲ玻璃化转变温度增高，拉伸强度增大，这与分 子结构中交替结构单元增多引起的分子结晶有关。 参考文献 ［１］ ＷＲＡＮＡ Ｃ，ＲＥＩＮＡＲＴＫＺ Ｌ，ＨＡＮＳ Ｒ．Ｗｉｎｋｅｌｂａｃｈ，Ｔｈｅｒ— ｂａｎ￣——Ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｅｌａｓｔｏｍｅｒ ｆｏｒ ｔｈｅ ｎｅｗ ｍｉｌｌｅｎｎｉｕｍ 收稿日期：２０１０—０７—１５；修订日期：２０１０ １１—１Ｏ 作者简介：章菊华（１９６６），女，硕士，高级工程师，从事高分子材料研 制及应用研究，联系地址：北京市８ｌ信箱７０分箱（１０００９５），Ｅ—ｍａｉｌ：ｊｕ— ｈｕａ．ｚｈａｎｇ＠ｂｉａｍ．ａｃ．ｃｎ ＿Ｊ］．Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００１，２８６（１１）：
