光纤激光焊接AZ31B镁合金的微观组织与力学性能分析

"该研究详细探讨了AZ31B镁合金采用光纤激光焊接的特性，包括焊缝形态、微观组织和力学性能。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸实验机和显微硬度计的分析，发现焊缝窄且表面质量优良，但焊接末端存在微小的塌陷和凹陷。焊缝区的组织为细小的等轴晶，而热影响区的组织相对于母材发生粗大化，晶粒沿焊接方向逐渐增大。尽管热影响区硬度最低，但焊接接头的拉伸性能表现出高强韧性，拉伸试样抗拉强度和延伸率分别达到母材的95.1%和89.3%，断裂模式主要为韧脆混合。该研究强调了光纤激光焊接在镁合金加工中的优势，并揭示了其对材料性能的影响。" 这篇研究着重于光纤激光焊接在AZ31B镁合金上的应用，这是一种常见的轻质、高强度合金，广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。光纤激光焊接技术因其高能量密度、深宽比优、热影响区小等优点，在精密焊接中备受青睐。 研究中提到，3毫米厚的AZ31B镁合金对接接头经过光纤激光焊接后，焊缝宽度控制得较窄，焊缝表面平滑，这有利于提高焊接的整体质量和结构的稳定性。然而，焊接过程末尾，焊缝上表面出现微量下塌，背面则呈现上凹，这可能是由于局部冷却速度过快，导致金属收缩不均造成的。这种现象需要在实际操作中通过调整焊接参数来避免或减小。 微观组织分析显示，焊缝区形成了细小的等轴晶，这通常意味着焊接过程中的快速冷却和结晶，有助于提高焊接接头的强度。同时，热影响区的组织相较于母材变得粗大，这是由于焊接过程中产生的高温导致晶粒长大。晶粒尺寸沿焊接方向的变化反映了温度梯度对晶体生长的影响。 力学性能测试结果显示，焊接接头的热影响区虽然硬度最低，但拉伸试样的抗拉强度和延伸率接近母材的95.1%和89.3%，这表明焊接接头具有良好的综合力学性能。然而，断裂发生在热影响区，显示出韧脆混合的断裂模式，这意味着在设计和使用过程中需要特别注意这一区域的疲劳和应力集中问题。 光纤激光焊接在AZ31B镁合金中的应用展示了优秀的焊接效果和力学性能，但也揭示了焊接工艺优化的必要性，特别是在控制焊缝形态、细化微观组织以及改善热影响区性能方面。未来的研究可以进一步探索最佳的焊接参数，以实现更高效、更优质的镁合金焊接。