留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

纳米SiC颗粒对镁合金搅拌摩擦焊接头性能影响研究

高辉 张楷 林渊浩 雷丹

高辉, 张楷, 林渊浩, 雷丹. 纳米SiC颗粒对镁合金搅拌摩擦焊接头性能影响研究[J]. 制造技术与机床, 2024, (3): 108-114. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.015
引用本文: 高辉, 张楷, 林渊浩, 雷丹. 纳米SiC颗粒对镁合金搅拌摩擦焊接头性能影响研究[J]. 制造技术与机床, 2024, (3): 108-114. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.015
GAO Hui, ZHANG Kai, LIN Yuanhao, LEI Dan. Study on the effect of nano SiC on the properties of friction stir welded joints of magnesium alloy[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2024, (3): 108-114. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.015
Citation: GAO Hui, ZHANG Kai, LIN Yuanhao, LEI Dan. Study on the effect of nano SiC on the properties of friction stir welded joints of magnesium alloy[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2024, (3): 108-114. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.015

纳米SiC颗粒对镁合金搅拌摩擦焊接头性能影响研究

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.015
基金项目: 面向北京高端制造业的高水平应用型科研成果孵化转化平台建设(11000023T000002199202)
详细信息
    作者简介:

    高辉,男,1981年生,副教授,研究方向为焊接自动化和无损检测技术等。E-mail:gaohui@bipt.edu.cn

    通讯作者:

    高辉,男,1981年生,副教授,研究方向为焊接自动化和无损检测技术等。E-mail:gaohui@bipt.edu.cn

  • 中图分类号: TG456.9

Study on the effect of nano SiC on the properties of friction stir welded joints of magnesium alloy

  • 摘要: 为提高AZ31镁合金焊接接头的综合性能,文章分别研究了无纳米SiC-1道次、添加纳米SiC-1道次和SiC-4道次的搅拌摩擦焊焊接接头,通过光学显微镜、显微硬度仪和拉伸试验机分析了焊接接头的微观组织与力学性能;利用电化学工作站研究了接头的腐蚀行为,采用扫描电镜、EDS和XRD分析了接头的腐蚀形貌、元素成分和物相组成。结果表明,搅拌摩擦焊焊接接头成形良好、无缺陷;接头焊核区组织为均匀的等轴状晶粒,焊接道次的增加可有效改善SiC颗粒的分布情况,异质形核位点的存在起到了晶粒细化的作用,提高了接头的力学性能;在3.5% NaCl溶液腐蚀试验中,含SiC颗粒的接头耐腐蚀性能提升,其中SiC-4道次的接头耐腐蚀性能最佳。

     

  • 图  1  焊接过程与取样示意图

    图  2  搅拌头外形及尺寸(mm)

    图  3  接头的表面形貌

    图  4  接头的组织形貌

    图  5  接头的显微硬度

    图  6  接头的拉伸性能

    图  7  接头的极化曲线

    图  8  接头的阻抗图谱及等效电路

    图  9  接头焊缝区腐蚀形貌

    图  10  腐蚀产物EDS能谱

    图  11  接头焊缝区XRD图谱

    表  1  AZ31镁合金化学成分表

    元素 质量分数/(%) 元素 质量分数/(%)
    Al 3.240 Fe 0.002 0
    Zn 0.790 Cu 0.003 8
    Mn 0.329 Ni 0.001 2
    Ce 0.150 Be 0.000 9
    Si 0.032 Mg 余量
    下载: 导出CSV

    表  2  搅拌摩擦焊焊接参数

    参数 试样1 试样2 试样3
    填充材料 SiC颗粒 SiC颗粒
    焊接道次 1 1 4
    转速/(r/min) 1600 1600 1600
    焊接速度/(mm/min) 80 80 80
    轴肩下压量/mm 0.2 0.2 0.2
    焊接倾角/(°) 3 3 3
    下载: 导出CSV

    表  3  极化曲线拟合参数

    试样 自腐蚀电流密度
    Icorr/(10−6A/cm2
    自腐蚀电位
    Ecorr/V
    无SiC-1道次 6.59 −1.414
    添加SiC-1道次 1.28 −1.397
    添加SiC-4道次 1.14 −1.214
    下载: 导出CSV
  • [1] Wang W,Han P,Peng P,et al. Friction stir processing of magnesium alloys:A review[J]. Acta Metallurgical Sinical (English Letters),2020,33(1):43-57. doi: 10.1007/s40195-019-00971-7
    [2] Meng X C,Huang Y X,Cao J,et al. Recent progress on control strategies for inherent issues in friction stir welding[J]. Progress in Materials Science,2020,115(8):1-223.
    [3] 谷瑞成,张健,张明阳,等. 三维互穿结构SiC晶须骨架增强镁基复合材料制备及其力学性能[J]. 金属学报,2022,58(7):857-867.
    [4] Raghavendra C R,Satyappa B,Irappa S,et al. Study on Ni composite coating on Al6061 substrate material with different nano particle reinforcement by electrodeposition process[J]. Materials Today:Proceedings,2020,24:1680-1685.
    [5] Eation M A,Schiffl A,Yao J Y,et al. Grain refinement of Mg-Al(-Mn) alloys by SiC additions[J]. Scripta Materialia,2006,55(4):379-382. doi: 10.1016/j.scriptamat.2006.04.014
    [6] 王晓军,魏帅虎,施海龙,等. 外加粒子对镁合金组织细化的研究进展[J]. 特种铸造及有色合金,2022,42(6):694-699.
    [7] 李宏伟,李增权. SiC颗粒增强镁基复合材料的制备与组织性能研究[J]. 精密成形工程,2023,15(5):36-43.
    [8] 张素卿,苏倩,于欢,等. 超细SiC颗粒对球磨制备纳米晶AZ91镁合金组织及性能的影响[J]. 粉末冶金技术,2021,39(6):512-519.
    [9] Asadi P,Faraji G,Besharati M K. Producing of AZ91/SiC composite by friction stir processing (FSP)[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2010,51(1-4):247-260. doi: 10.1007/s00170-010-2600-z
    [10] Rosso M. Ceramic and metal matrix composites:Routes and properties[J]. Journal of Materials Processing Technology,2006,175(1-3):364-375. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2005.04.038
    [11] 刘波,黎予生,李晓青,等. 长安汽车镁合金技术研究与应用进展[J]. 汽车工艺与材料,2012(1):23-27.
    [12] 马锋,王德升,杨昊,等. ZK61镁合金搅拌摩擦焊的焊缝组织及力学性能[J]. 热加工工艺,2016,45(23):206-209.
    [13] Zhang Z Y,Wang S L,Zhang H,et al. Corrosion behavior of joints of Mg-alloy AZ31 fabricated by friction stir welding[J]. Journal of Chinese Society for Corrosion & Protection,2017,37(2):117-125.
    [14] 董海荣,马颖,李伟荣. AZ31B镁合金搅拌摩擦焊接头的显微组织及耐腐蚀性能[J]. 机械工程材料,2016,40(10):70-74. doi: 10.11973/jxgccl201610016
    [15] 章恒瑜. AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头显微组织及腐蚀性能研究[D]. 南昌:南昌航空大学,2016.
    [16] 汤智茂,湛利华,徐永谦,等. 时效热处理对2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝组织性能的影响[J]. 塑性工程学报,2021,28(5):134-144.
    [17] 曾小勤,朱庆春,李扬欣,等. 镁合金中的第二相颗粒强化[J]. 中国材料进展,2019,38(3):193-204.
    [18] 胡磊,张莉芹,胡锋,等. 多尺度截面组织对调质海工钢强韧性的影响[J]. 钢铁,2023,58(2):147-158. doi: 10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20220502
    [19] Liu S F,Chen Y,Han H. Grain refinement of AZ91D magnesium alloy by a new Mg–50%Al4C3 master alloy[J]. Journal of Alloys and Compounds,2015,624:266-269. doi: 10.1016/j.jallcom.2009.12.064
    [20] Peng J N,Zhang Z,Huang J A,et al. The effect of the inhomogeneous microstructure and texture on the mechanical properties of AZ31 Mg alloys processed by friction stir processing[J]. Journal of Alloys and Compounds:An Interdisciplinary Journal of Materials Science and Solid-state Chemistry and Physics,2019,792:16-24.
    [21] 易杰. 铝合金双脉冲 MIG 焊接过程中焊缝组织和性能研究[D]. 长沙:湖南大学,2015.
    [22] Wang D J,Hu M L,Ji Z S,et al. Microstructure evolution and hot extrusion behavior of AZ31-Nd magnesium alloy adopting AZ31 chips ang Mg-Nd chips[J]. Results in Physics,2019,15:102622. doi: 10.1016/j.rinp.2019.102622
    [23] Yan C J,Xin Y C,Chen X B,et al. Evading strength corrosion tradeoff in Mg alloys via dense ultrafine twins[J]. Nature Communications,2012,12(1):4616-4620.
    [24] Liu S D,Chen B,Li C B,et al. Mechanism of low exfoliation corrosion resistance due to slow quenching in high strength aluminum alloy[J]. Corrosion Science,2015,91:203-212. doi: 10.1016/j.corsci.2014.11.024
    [25] 刘增威. SECM 对 7075 铝合金在 NaCl 溶液中的电化学腐蚀行为研究 [D]. 赣州:江西理工大学,2017.
    [26] Chen T J,Jiang X D,Ma Y D,et al. Grain refinement of AZ91D magnesium alloy by SiC[J]. Journal of Alloys and Compounds,2010,496(1-2):218-225. doi: 10.1016/j.jallcom.2010.03.002
    [27] 谢沛桐. 镁合金腐蚀机理方面的研究进展[J]. 冶金与材料,2022,42(4):7-9.
    [28] Liu Y H,Guo Z X,Yang Y,et al. Laser (a pulsed Nd:YAG) cladding of AZ91D magnesium alloy with Al and Al2O3 powders[J]. Applied Surface Science,2006,253(4):1722-1728.
    [29] Yasakau A K, Zheludkevich L M, Lamaka V S, et al. Role of intermetallic phases in localized corrosion of AA5083[J]. Electrochimica Acta, 2006, 52(27): 7651-7659.

    Yasakau A K,Zheludkevich L M,Lamaka V S,et al. Role of intermetallic phases in localized corrosion of AA5083[J]. Electrochimica Acta,2006,52(27):7651-7659.
  • 加载中
图(11) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  23
  • HTML全文浏览量:  13
  • PDF下载量:  3
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 修回日期:  2023-11-06

目录

    /

    返回文章
    返回

    重要提示

    1. 唯一官方网站:1951.mtmt.com.cn

    2. 本刊编辑部、工作人员邮箱后缀为@jcs.gt.cn

    3. 电话

    010-64739683/79(稿件、进度)

    010-64739685(缴费、录用证明)

    4. 作者服务QQ群:238874846

    注意以上信息,谨防冒名、被骗!

    《制造技术与机床》编辑部