激光熔修AZ31B镁合金焊趾区材料的疲劳性能
2011-10-22吴圣川徐道荣王文先
失效分析与预防 2011年4期
李 正,吴圣川,徐道荣,王文先
(1.合肥工业大学材料科学与工程学院,先进材料连接与仿真中心,合肥 230009;2.太原理工大学材料科学与工程学院,太原 030024)
0 引言
镁合金因轻质、高强、无污染、减震性能好等综合优势,在航天、军工、高铁、汽车、通讯等工业中的应用前景广泛[1]。焊接是轻金属结构制造的重要手段。镁合金焊接结构在承受交变载荷时,发现有近70%~90%的断裂事故是由接头的疲劳破坏导致的[2]。分析表明,疲劳断裂多起源于接头的焊趾部位,其表面过渡不平滑和存在的微裂纹为断裂提供了起裂源,为无明显塑性变形的低应力疲劳断裂行为。
为提高镁合金接头的疲劳强度和服役寿命,人们提出了多种改善工艺,如焊趾打磨、锤击、TIG热源熔修和超声波处理等,并对不同工艺条件下接头疲劳性能及作用机制进行了研究[3]。这些研究或从焊趾形貌角度寻求降低应力集中系数,或从热影响区组织细化角度提高其疲劳性能,效果明显[4];其中TIG热源熔修能有效改善焊趾部位应力集中,细化热影响区晶粒从而提高疲劳性能,但有关激光熔修TIG焊镁合金AZ31B的接头焊趾以及对熔修后接头疲劳性能和微观特征方面的研究报道尚不多见。本文首先使用TIG热源对接焊中厚板AZ31B镁合金,然后使用CO2激光热源熔修接头的焊趾部位,详细分析熔修后接头的断口形貌和疲劳性能变化及其微观结构特征。
1 试验材料与方法
1.1 试验材料
试验材料为AZ31B变形挤压镁合金板材,尺寸为300 mm×90 mm×10 mm,固溶处理状态;……
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