基于PLC控制的NZ30合金的焊接工艺与成形性能研究

从常规焊接工艺中常见的焊接裂纹形态出发,通过PLC控制激光焊接工艺参数,研究了激光功率、焊接速度、激光离焦量和侧吹气体流量对焊缝成形参数的影响,并分析了其作用原理。结果表明,NZ30合金中常见的焊接裂纹主要沿着晶界扩展,并呈现出结晶裂纹形态。PLC控制下NZ30合金的适宜焊接激光功率为7~8 k W,焊接速度为3~4 m/min,激光离焦量为0 mm,侧吹气体流量为30 L/min。

AZ31与NZ30K合金作为镁电池负极材料的电化学性能

采用恒温浸泡、交流阻抗和极化曲线法分别研究铸态(F)和固溶态(T4)的NZ30K以及挤压态AZ31镁合金在不同浓度MgCl2、MgSO4、Mg(COOCH3)2、MgBr2溶液中的腐蚀行为和电化学性能。结果表明:随着电解液中电解质浓度的增加,3种镁合金的自腐蚀速率均增大。F态和T4态的NZ30K合金在MgSO4溶液中腐蚀速率最快,在MgBr2溶液中耐蚀性能最好,而AZ31合金在MgCl2溶液中耐蚀性能最差,在MgSO4和Mg(COOCH3)2中具有较好的耐蚀性能。电化学阻抗谱(EIS)结果表明:在4种电解液中,镁合金的高频端容抗环半径均随着电解质浓度的增加而减小,这与恒温浸泡的实验结果相吻合。

激光焊接工艺参数对稀土镁合金焊缝成形的影响

采用高功率CO2激光对NZ30K稀土镁合金厚板进行焊接工艺性研究。探讨了激光功率、焊接速度、激光离焦量、侧吹气体流量、背面保护气体流量等焊接工艺参数对焊缝成形的影响。试验结果表明,在单道熔透的情况下,上述焊接工艺参数对焊缝成形均有影响,其中激光功率和焊接速度的影响最明显,焊缝背面熔宽受到焊接工艺参数的影响最大。在合适的激光焊接工艺下,得到了稀土镁合金NZ30K厚板成形良好的焊缝。

NZ30K镁合金时效析出动力学与强化模型的研究

利用等转变量方法和恒速升温时效过程中的电阻实验研究了NZ30K镁合金的析出动力学，获得了动力学模型的激活能Ear和修正指前因子Aar，可用于准确描述不同时效条件下强化相的析出过程．NZ30K镁合金欠时效阶段和峰时效的力学性能显示，在180～250℃范围内峰时效屈服强度一致，约为150MPa．通过最小二乘法确定了NZ30K镁合金180-250℃范围内时效时析出强化模型参数C，约为93MPa，实验数据和模型预测数据一致，证明该模型能应用于NZ30K镁合金欠时效和峰时效条件下屈服强度的预测．

异种镁合金AZ31与NZ30K激光焊接接头分析

为研究NZ30K稀土镁合金和AZ31镁合金的异种材料激光焊接,对采用CO2激光焊成的AZ31与NZ30K异种对接焊接头组织和性能进行了分析。在激光功率为4～5kW,焊接速度为4m/min时获得了成形良好的异种镁合金焊接接头。对获得的焊接接头进行了接头组织分析、焊缝区合金元素分布及析出相的分析及接头硬度和拉伸性能的测量。金相观察发现,异种镁合金激光焊缝是两种母材的熔合,在宏观上两种母材成分未完全混合在一起,且相应成分的组织区域呈波浪状夹杂态。X射线衍射(XRD)检测显示焊缝中存在α-Mg、Mg17Al12及Mg12Nd等相组织。扫描电镜(SEM)观察进一步显示了焊缝区存在着不同化学成分区域,焊缝晶粒显著细化。接头元素分布情况表明焊缝合金元素的分布由一侧熔合线至另一侧熔合线存在明显的浓度梯度。焊缝硬度不低于母材硬度;接头抗拉强度为169MPa,低于两种母材的抗拉强度。

热处理对真空压铸NZ30K镁合金微观组织及力学性能的影响

使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、硬度测试和拉伸性能测试等方法,研究了热处理对真空压铸NZ30K镁合金微观组织及力学性能的影响。结果表明:铸态合金的宏观组织分为表层区和心部区,表层区组织由细小α-Mg等轴晶和分布在晶界的Mg12Nd组成,心部区组织则由细小α-Mg等轴晶、粗大预结晶组织(ESCs)和分布在晶界的离异共晶Mg12Nd组成。在固溶处理过程中心部区晶粒的长大比表层区更为显著,晶界迁移速率与晶粒尺寸不均匀呈正相关性,满足晶粒长大模型v=M0exp (-Q/RT) A (1/D1-1/D2)。合金的优化热处理工艺为540℃×6 h+200℃×8 h。与铸态合金(UTS=186.0±1.5 MPa,YS=131±2.5 MPa,EL=6.6±0.4%)相比,峰值时效态合金的抗拉强度和屈服强度分别提高到了223.6±4.1 MPa和172.8±2.9 MPa,但延伸率降低到了4.2±0.3%。其强度的提高主要得益于时效析出的片状纳米β"相能够有效地阻碍位错在基面上的滑移。铸态和热处理态合金的表层区断裂模式均为韧性断裂,而心部区的断裂模式在铸态下为准解理断裂、在固溶态下为解理断裂、在峰值时效态下为准解理断裂。