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鎂合金作為一種理想的輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)材料，符合現(xiàn)代輕量化、節(jié)能減排的發(fā)展理念，在航空航天、交通運(yùn)輸和電子通訊等行業(yè)的應(yīng)用前景越來越受到重視。推動(dòng)鎂合金在各個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)一步廣泛應(yīng)用同樣需要加工技術(shù)的發(fā)展，而焊接是鎂合金型材制造和鑄件缺陷修復(fù)必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，鎂合金與同種及異種金屬的連接問題近年來持續(xù)受到關(guān)注。激光焊接（Laser welding）相較于其他焊接方法具有功率密度高、設(shè)備簡(jiǎn)單、焊接效率高、接頭殘余應(yīng)力低以及熱影響區(qū)窄等諸多優(yōu)勢(shì)，因此是鎂合金部件連接極具潛力的技術(shù)。然而，鎂合金激光焊接接頭的微觀結(jié)構(gòu)與母材往往存在巨大差異，焊接接頭的強(qiáng)度也普遍弱于母材，揭示激光焊接接頭的顯微組織與力學(xué)行為之間的關(guān)聯(lián)對(duì)于優(yōu)化鎂合金組織及焊接工藝，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高的連接效率（Joint efficiency）至關(guān)重要。基于上述問題，上海交通大學(xué)曾小勤教授團(tuán)隊(duì)開展了鎂合金激光焊接的研究，選用AZ80鎂合金型材為研究對(duì)象，通過合理的激光焊接工藝實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的連接效率（>92%），進(jìn)一步揭示了鎂合金焊接接頭的微觀組織結(jié)構(gòu)演變，闡明了鎂合金焊接接頭的強(qiáng)化機(jī)理。研究成果以“On the heterogeneous microstructure and strengthening mechanisms in a laser welding AZ80 magnesium alloy”為題發(fā)表于國(guó)際期刊《Scientific Reports》，論文第一作者為博士生劉禹，通訊作者為曾小勤教授、王杰博士和朱高明博士。合作單位還包括德國(guó)Helmholtz-Zentrum Hereon研究所，聯(lián)想（北京）有限公司，韓國(guó)國(guó)立金烏工科大學(xué)，以及德國(guó)電子同步加速器研究所（Deutsches Elektronen-Synchrotron, DESY）。鎂合金AZ80的焊接接頭由焊縫區(qū)（Fusion zone， FZ）、熱影響區(qū)（Heat affected zone, HAZ）和母材（Base material, BM）組成。母材區(qū)由晶粒尺寸細(xì)小的等軸晶構(gòu)成，表現(xiàn)出典型的變形織構(gòu)特征。焊縫區(qū)的晶粒取向隨機(jī)，顯微組織和實(shí)際鑄造的組織結(jié)構(gòu)類似，表現(xiàn)出中心等軸晶、邊緣柱狀晶的組織特征，這是由于焊接過程中的凝固結(jié)晶過程導(dǎo)致的。此外，焊縫區(qū)在凝固過程中析出了連續(xù)網(wǎng)狀分布的Mg17Al12相。在AZ80鎂合金激光焊接接頭中，焊縫區(qū)和母材之間明顯形成了寬度約60μm的熱影響區(qū)。熱影響區(qū)的晶粒尺寸與母材相似，但其晶界發(fā)生了明顯粗化。此外，熱影響區(qū)在焊接過程中析出了大量細(xì)小、彌散分布的Mg17Al12相。鎂合金AZ80焊接接頭表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能，其屈服強(qiáng)度為202 MPa，焊接效率高達(dá)92%。通過EPMA和EBSD結(jié)合同步輻射X射線衍射技術(shù)進(jìn)行的微觀結(jié)構(gòu)分析表明，焊接接頭中的析出相和位錯(cuò)密度增加是激光焊接鎂合金的主要強(qiáng)化機(jī)制。Orowan強(qiáng)化、異質(zhì)變形誘導(dǎo)（HDI）強(qiáng)化和應(yīng)變硬化的共同作用使AZ80鎂合金焊接接頭的力學(xué)性能與母材相當(dāng)。圖1. 鎂合金激光焊接接頭的晶粒結(jié)構(gòu)及取向分布圖4. 同步輻射X射線衍射分析揭示鎂合金焊接接頭的強(qiáng)化機(jī)理該工作得到了首批杰青延續(xù)資助項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目的資助。聲明：以上所有內(nèi)容源自各大平臺(tái)，版權(quán)歸原作者所有，我們對(duì)原創(chuàng)作者表示感謝，文章內(nèi)容僅用來交流信息所用，僅供讀者作為參考，一切解釋權(quán)歸鎂途公司所有，如有侵犯您的原創(chuàng)版權(quán)請(qǐng)告知，經(jīng)核實(shí)我們會(huì)盡快刪除相關(guān)內(nèi)容。鳴謝：鎂途公司及所有員工誠摯感謝各位朋友對(duì)鎂途網(wǎng)站的關(guān)注和關(guān)心，同時(shí)，也誠摯歡迎廣大同仁到網(wǎng)站發(fā)帖 |
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