[发明专利]一种改善镁合金焊接组织及性能的方法

说明书

本发明提供一种改善镁合金焊接组织及性能的方法，属于金属材料加工领域。现有技术在镁合金焊接区中极易形成强且规律分布的织构，接头在加载变形过程中易发生应变局部化，导致接头力学性能的显著下降。针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种改善镁合金焊接组织及性能的方法。在本发明中，先采用小变形热轧工艺能够减少焊接区域的焊缝金属下塌、气孔和疏松等缺陷和调控焊接区域规律分布的织构，但变形后的焊缝组织在使用过程中容易与基体产生分离而导致焊接性能下降，所以本发明在热轧变形后，再采用超声辅助激光重熔技术能够显著熔合焊接区和基体区的组织，大幅度提升焊接区和基体的结合强度，并且由于超声辅助的锻打作用能够细化重熔区晶粒组织，最后采用表面喷丸处理主要是提升焊接区和基体区域的光整程度和减少裂纹源。因此，本发明制备得到的镁合金焊接组织和性能得到了显著改善。

技术领域

本发明属于金属材料加工领域，涉及一种改善镁合金焊接组织及性能的方法。

背景技术

镁合金具有质轻、高的比强度及比刚度、优越的减震性、良好的电磁屏蔽性及导热性、易回收等优点。其在汽车制造、航空航天、电子电器、交通运输、国防等领域中的应用前景十分广阔。镁合金的性能与其他材料相比具有显著特点，焊接性较为特殊。由于镁合金密度低、熔点低、热导率和电导率大、热膨胀系数大、化学活泼性很强、易氧化且氧化物的熔点很高，因此，镁合金在焊接时很容易产生焊缝金属下塌，影响焊缝成形质量。在接头焊缝微区中极易形成强且规律分布的织构。在这一织构分布的影响下，接头在加载变形过程中易发生应变局部化，导致接头力学性能显著下降。因此，探索一种能够改善镁合金焊接组织及性能的方法具有重要的研究意义和应用价值。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种改善镁合金焊接组织及性能的方法。在本发明中，先采用小变形热轧工艺能够减少焊接区域的焊缝金属下塌、气孔和疏松等缺陷和调控焊接区域规律分布的织构，但变形后的焊缝组织在使用过程中容易与基体产生分离而导致焊接性能下降，所以本发明在热轧变形后，再采用超声辅助激光重熔技术能够显著熔合焊接区和基体区的组织，大幅度提升焊接区和基体的结合强度，并且由于超声辅助的锻打作用能够细化重熔区晶粒组织，最后采用表面喷丸处理主要是提升焊接区和基体区域的光整程度和减少裂纹源。因此，本发明制备得到的镁合金焊接组织和性能得到了显著改善。

本发明提供了一种改善镁合金焊接组织及性能的方法，制备的镁合金焊接区组织均匀和致密，焊接接头抗拉强度为250～290MPa，延伸率为7.1％～9.2％，镁合金的焊接区性能得到了显著提升。

进一步的，所镁合金材料为AZ91。

本发明提供了一种改善镁合金焊接组织及性能的方法，具体包括如下步骤：

(1)将镁合金焊接板料打磨平整，然后放入酒精中超声清洗，用压缩氮气吹干；

(2)将清洗后的焊接板料固定在轧机工作平台上，接着进行小变形热轧，然后去除氧化层；

(3)在氩气保护氛围下，在步骤(2)获得的镁合金焊接板料工件表面进行超声辅助激光重熔。

(4)利用喷丸设备对步骤(3)获得的镁合金焊接板料的工件表面进行表面强化；

进一步地，步骤(2)中，热轧温度为350～460℃，轧制压下量为10～20％；

进一步地，步骤(2)中，热轧后以30～40℃/s冷速冷却，冷却至150～200℃后入炉保温，保温40～60min后随炉冷至室温。

进一步地，步骤(3)中，氩气流量15L/min。激光功率为800～2000W，光斑直径2～6mm，扫描速度5～10mm/s，搭接率50％；

进一步地，步骤(3)中，超声振动频率为10～40KHz，超声振动功率为1000～5000W。