[发明专利]一种提升镁合金搅拌摩擦焊焊缝长时间服役寿命的热处理方法

说明书

本发明公开了一种提升镁合金搅拌摩擦焊焊缝长时间服役寿命的热处理方法，对固溶处理后的镁合金在180～280℃进行0.5～72h的时效处理、水淬；在室温进行搅拌摩擦焊，转速为100～1000rpm，焊速为20～120mm/min；对焊接后的镁合金在250～350℃进行0.5～10h的退火处理，退火后直接降温至100～200℃进行0.5～6h的时效处理、水淬。本发明通过对镁合金引入析出相来增大晶格畸变程度、加快再结晶速率，使难再结晶的稀土镁合金或高合金化镁合金在搅拌摩擦焊过程中迅速完成再结晶，从而提高焊缝屈服强度，实现沿平行和垂直焊缝方向的长时间服役寿命同步改善。

技术领域

本发明涉及一种提升镁合金搅拌摩擦焊焊缝长时间服役寿命的热处理方法，具体涉及的是一种通过引入析出相来提升难再结晶的镁合金在搅拌摩擦焊过程中的再结晶速率，从而同步改善平行和垂直焊缝方向的疲劳和蠕变寿命。属有色金属材料加工技术领域。

背景技术

镁合金因其优良的焊接性能，被寄望于应用在航空航天和高速列车的大型连接件上。其中，搅拌摩擦焊具有无需加热、无需焊料、无需保护气体和节能环保的优点，因此，搅拌摩擦焊制备的镁合金连接件在航空航天和交通运输工业有着广泛的应用前景。然而，搅拌摩擦焊制备成型的稀土镁合金和高合金化镁合金，焊缝强度远低于母材，尤其是垂直焊缝方向，在中低温疲劳和中高温蠕变的长期服役过程中，极易提前开裂。这是因为，稀土镁合金和高合金化镁合金含大量的溶质原子，降低了镁合金在搅拌摩擦焊过程中的再结晶速率、减小了再结晶体积分数，导致焊缝区域的焊核和热机影响区无法完全再结晶、热影响区发生晶粒异常粗化，最终导致焊缝屈服强度降低、疲劳和蠕变寿命短。为解决镁合金搅拌摩擦焊焊缝长时间服役寿命短的难题，本发明提出预先引入的析出质点增加再结晶形核点和再结晶速率，并通过搅拌摩擦焊后的退火处理使热影响区晶粒呈等轴状、通过时效使焊缝区域发生析出强化，获得平行和垂直焊缝方向的长时间服役寿命同步提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提升镁合金搅拌摩擦焊焊缝长时间服役寿命的热处理方法，该方法设计合理、操作方便、成本低、效率高、可稳定提升镁合金焊缝的长时间服役寿命。

为了达到上述目的，本发明一种提升镁合金搅拌摩擦焊焊缝长时间服役寿命的热处理方法，包括：

通过对镁合金引入析出相来增大晶格畸变程度、加快再结晶速率，使难再结晶的稀土镁合金或高合金化镁合金在搅拌摩擦焊过程中迅速完成再结晶，从而提高焊缝屈服强度，改善焊缝的中低温疲劳寿命和中高温蠕变寿命，具体包括以下步骤：

A.对固溶处理后的镁合金在180～280℃进行0.5～72h的时效处理、水淬；

B.在室温进行搅拌摩擦焊，转速为100～1000rpm，焊速为20～120mm/min；

C.对焊接后的镁合金在250～350℃进行0.5～3h的退火处理，退火后直接降温至100～200℃进行0.5～6h的时效处理、水淬。

本发明一种提升镁合金搅拌摩擦焊焊缝长时间服役寿命的热处理方法，所述的A步骤时效温度为200～280℃。

本发明一种改善镁合金搅拌摩擦焊焊缝耐弯曲抗冲击性能的热处理方法，所述的B步骤转速为100～800rpm，焊速为20～100mm/min。

本发明一种提升镁合金搅拌摩擦焊焊缝长时间服役寿命的热处理方法，所述的C步骤退火温度为250～330℃。

本发明一种提升镁合金搅拌摩擦焊焊缝长时间服役寿命的热处理方法，所述的C步骤退火温度比A步骤时效温度高30℃以上。

本发明一种提升镁合金搅拌摩擦焊焊缝长时间服役寿命的热处理方法，所述的长时间服役寿命是指在室温至200℃范围内的疲劳寿命和200～300℃范围内的蠕变寿命。