外文翻譯--攪拌摩擦焊焊接AZ31鎂合金的微觀組織結(jié)構(gòu)研究 中文版.doc

郭太平20013042外文翻譯攪拌摩擦焊焊接AZ31鎂合金的微觀組織結(jié)構(gòu)研究HZhangSBLinWuandJCFeng高端焊接生產(chǎn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱技術(shù)研究所，哈爾濱150001，中國(guó)截稿日期2003年6月30日，修訂時(shí)間2003年10月18日攪拌摩擦焊焊接是通過(guò)焊接工具旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的摩擦熱使母材塑性軟化來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接的，其結(jié)果導(dǎo)致了鎂合金微觀組織結(jié)構(gòu)的改變。最終的微觀組織結(jié)構(gòu)包括動(dòng)態(tài)的再結(jié)晶區(qū)和自然結(jié)構(gòu)區(qū)，這些結(jié)構(gòu)已經(jīng)系統(tǒng)地用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、能量分光鏡、X射線衍射，以及微觀硬度計(jì)來(lái)研究過(guò)了。攪拌摩擦焊成功地焊接了AZ31鎂合金，同時(shí)也表現(xiàn)出微觀組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，這些變化包括動(dòng)態(tài)的再結(jié)晶區(qū)和母材的晶粒細(xì)化區(qū)，與最初材料的硬度相比，母材的硬度有了稍微的變化，但不是很明顯。關(guān)鍵詞：攪拌摩擦焊，AZ31鎂合金，焊接母材，機(jī)械熱影響區(qū)，微觀組織結(jié)構(gòu)1導(dǎo)論近些年，鎂合金的工業(yè)生產(chǎn)量以每年20%的速度增長(zhǎng)，其發(fā)速度比任何金屬都快。鎂合金比相同密度的工程材料更硬，回收率更高。同等體積的鎂合金制造產(chǎn)品的重量大約為鋼的23%，隨著重量的下降，重量每減少100Kg，燃料就可減少5%，然而用傳統(tǒng)的熔化焊來(lái)焊接鎂合金則更容易產(chǎn)生氣孔和裂紋。攪拌摩擦焊技術(shù)是一種連接鎂合金的新技術(shù)，這種技術(shù)是英國(guó)焊接研究所1991年研制成功的。與其它焊接方法相比，這種焊接方法具有低變形率、高連接強(qiáng)度的特點(diǎn)，并且還可以連接大多的鈦合金。攪拌摩擦焊焊接是通過(guò)焊接工具高速旋轉(zhuǎn)與材料的摩擦熱來(lái)使母材塑性軟化來(lái)實(shí)現(xiàn)固相連接的，其結(jié)果導(dǎo)致了鎂合金微觀組織結(jié)構(gòu)的變化。攪拌摩擦焊焊接過(guò)程中微觀組織結(jié)構(gòu)的改變一度成為研究的對(duì)象，這種改變說(shuō)明在攪拌摩擦過(guò)程中摩擦熱引起了明顯的微觀組織結(jié)構(gòu)改變，這種改變導(dǎo)致了焊接接頭機(jī)械性能的變化。所以，微觀組織結(jié)構(gòu)與機(jī)械性能的關(guān)系是非常重要的，但是這種關(guān)系的詳郭太平20013042外文翻譯情到目前還不知曉。到目前為止，大多研究都集中于鋁合金的攪拌摩擦焊，很少集中于鎂合金。此次研究的目的就是證明攪拌摩擦焊連接鎂合金的可能性，用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、能量分光鏡、X射線衍射以及微觀硬度計(jì)來(lái)觀測(cè)組織結(jié)構(gòu)的形成和分布。2實(shí)驗(yàn)此次研究所使用的基體金屬為鍛造鎂合金AZ31（名義上含有3%鋁，1%鋅，在重量百分比中與鎂相等），2.5mm厚，100mm寬，200mm長(zhǎng)。兩塊材料是由用150mm/min的焊速和750r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌摩擦焊連接起來(lái)的。有助于結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的焊縫冶金學(xué)檢驗(yàn)也被采用。焊接是橫向進(jìn)行的，所有的部分都是平行于焊縫的。相對(duì)軟的，電抗性的AZ31鎂合金用氧化鎂溶液锃亮。此锃亮的表面是由2g/100ml的草酸溶液腐蝕的。用新鮮的酒精重復(fù)地潑向表面以阻止殘?jiān)男纬伞：缚p的微觀組織結(jié)構(gòu)可通過(guò)光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、能量分光鏡分析系統(tǒng)來(lái)觀察。為了用透射電鏡觀察，3mm直徑的薄圓板用電子控制機(jī)械從焊縫上切割下來(lái)。攪拌摩擦焊焊后。在焊縫的正交方向上用維氏硬度計(jì)測(cè)量焊縫的硬度。3結(jié)果與討論圖1圖1顯示的是一個(gè)用攪拌摩擦焊焊接的典型樣品，同時(shí)也圖解了來(lái)自焊接件粒度結(jié)構(gòu)的變化。焊接方向未標(biāo)出，旋轉(zhuǎn)方向是逆時(shí)針的。焊接過(guò)程中不僅僅產(chǎn)生熱影響區(qū)，在焊縫附近也產(chǎn)生機(jī)械熱影響區(qū)。焊接母材與深入厚度方向上的指針相接觸。廣大的區(qū)域變形和隨后的再結(jié)晶與旋轉(zhuǎn)的工具軸肩是有關(guān)系的。用攪拌摩擦焊焊接2.5mm厚的AZ31鎂合金板可以形成一個(gè)大郭太平20013042外文翻譯約5mm寬的焊透的焊縫。31微觀組織結(jié)構(gòu)的發(fā)展圖2用光學(xué)顯微鏡來(lái)觀察是為了說(shuō)明如圖2a所示的微觀組織結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。焊縫區(qū)域（圖2b和c）是由細(xì)化的再結(jié)晶的微小顆粒組成。這些區(qū)域都經(jīng)受過(guò)高溫、很大程度的塑性變形，并且含有比基體金屬更細(xì)化的顆粒。被焊接位置前面的材料首先進(jìn)入旋轉(zhuǎn)區(qū)域，該區(qū)域與指針一起旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，同時(shí)也發(fā)生了很大的變形。指針前面的金屬被拖被擠，然后到指針后面的金屬中。焊接位置前部的和后部的金屬都由細(xì)小的顆粒構(gòu)成，幾乎沒(méi)有什么不同。接近焊縫的是機(jī)械熱影響區(qū)，在機(jī)械熱影響區(qū)中的基體金屬也經(jīng)歷了一些變形。機(jī)械熱影響區(qū)在攪拌摩擦焊焊接過(guò)程中經(jīng)歷了高溫和變形，但這樣的變形不足以引起再結(jié)晶。圖2d揭示了機(jī)械熱影響區(qū)的變形可以導(dǎo)致顆粒結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重彎曲。圖2e說(shuō)明了焊縫區(qū)和機(jī)械熱影響區(qū)的郭太平20013042外文翻譯粒度不同。圖2a顯示AZ31基體金屬的顆粒是被拉長(zhǎng)的，成薄烤餅形的，反映出變形是在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的。相反，焊縫的組織結(jié)構(gòu)在攪拌摩擦焊焊接過(guò)程中由于再結(jié)晶而顯得更加細(xì)小和各方等大。32透射電鏡分析圖3基體金屬區(qū)域、機(jī)械熱影響區(qū)和焊縫區(qū)的透射電鏡鏡像如圖3a所示。透射電鏡鏡像說(shuō)明機(jī)械熱影響區(qū)和焊縫區(qū)有較高位錯(cuò)密度的顆粒群（如圖3d和c）。圖3c顯示攪拌摩擦焊焊接的AZ31鎂合金有再結(jié)晶晶粒的焊縫，同樣含有很高的位錯(cuò)密度。動(dòng)態(tài)的再結(jié)晶過(guò)程的結(jié)晶部分以盡可能多的能量來(lái)驅(qū)動(dòng)自身的移動(dòng)。自從材料還如動(dòng)態(tài)再結(jié)晶