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本文以AZ系镁合金为研究对象,通过微观组织分析和力学性能测试,系统地研究了不同热输入、焊前和焊后热处理参数对镁合金钨极氩弧焊接(TIG)接头微观组织和力学性能的影响,澄清了焊接接头微观组织演变规律及其与力学性能之间的关系。 随着焊接热输入的增加,AZ61镁合金TIG焊接接头熔合区和热影响区α-Mg晶粒逐渐增大,金属间化合物β-Mg17(Al,Zn)12相的体积分数也逐渐增大。热影响区和底部熔合区的显微硬度由晶粒尺寸主导,而顶部熔合区的显微硬度则由晶粒尺寸和β-Mg17(Al,Zn)12相颗粒间距共同决定。当焊接热输入为39J/mm时,AZ61镁合金TIG焊接接头具有较好的极限抗拉强度(248MPa),达到了母材强度的92%。 随着焊前预热温度的增大,AZ61镁合金TIG焊接接头热影响区α-Mg晶粒逐渐增大,热影响区的宽度也逐渐变宽。熔池冷却速度随焊前预热温度的增大而降低,接头熔合区中β-Mg17(Al,Zn)12相的体积分数逐渐增大,其微观组织由完全离异共晶组织逐渐转变为部分离异共晶组织,最终转变为规则共晶组织。在预热温度为300℃时,熔合区中存在大量的层片状规则共晶组织,该组织具有良好的塑韧性,且无任何气孔裂纹等焊接缺陷,此时AZ61镁合金TIG焊接接头的显微硬度(73Hv)和极限抗拉强度(256MPa)达到最好。 对AZ61镁合金TIG焊接接头进行焊后热处理发现,经固溶处理后β-Mg17(Al,Zn)12相全部溶入基体相,此时显微硬度和极限抗拉强度最低。当时效温度为160℃时,熔合区中的β-Mg17(Al,Zn)12相呈均匀的片状析出,接头具有最好的极限抗拉强度。对于AZ31、AZ61和AZ81镁合金TIG焊接接头,AZ81镁合金母材中Al含量最高,其熔合区的Al以金属间化合物的形式完全析出所需的活化能最高,其完全析出所需的时间最长(时效温度一定)。