Jako idealny lekki materiał strukturalny metalowy, stop magnezu jest zgodny z nowoczesną koncepcją rozwoju lekkiego, oszczędzania energii i redukcji emisji. Perspektywy aplikacji w zakresie lotniczej, transportu, komunikacji elektronicznej i innych branż są coraz bardziej cenione. Promowanie dalszego i szerszego zastosowania stopów magnezu w różnych dziedzinach wymaga również opracowania technologii przetwarzania. Spawanie jest niezbędnym kluczowym ogniwem w produkcji profili stopu magnezu i naprawy defektów odlewów. Problem połączenia stopów magnezu z tym samym i odmiennym metalem nadal zwracał uwagę w ostatnich latach.
W porównaniu z innymi metodami spawania, spawanie laserowe ma wiele zalet, takich jak wysoka gęstość mocy, prosty sprzęt, wysoka wydajność spawania, niskie stawowe naprężenie resztkowe i wąska strefa dotknięta ciepłem. Dlatego jest to technologia o dużym potencjale połączenia części stopu magnezu. Jednak mikrostruktura spawanych laserowych stawów ze stopu magnezu jest często bardzo różna od wytrzymałości materiału macierzystego, a wytrzymałość połączeń spawanych jest ogólnie słabsza niż wytrzymałość materiału macierzystego. Ujawnienie związku między mikrostrukturą a zachowaniem mechanicznym połączeń spawanych laserowych ma kluczowe znaczenie dla optymalizacji struktury i procesu spawania stopów magnezu oraz osiągnięcia wysokiej wydajności połączenia.
Spawany staw stopu magnezu AZ80 składa się ze strefy fuzyjnej (FZ), strefy dotkniętej ciepłem (HAZ) i materiału podstawowego (BM). Strefa materiału podstawowego składa się z równoznacznych kryształów o drobnym ziarnach, wykazując typowe charakterystyki tekstury deformacji. Orientacja ziarna strefy spoiny jest losowa, a mikrostruktura jest podobna do faktycznej struktury odlewania, pokazująca charakterystykę organizacyjną centralnych kryształów równoznacznych i kryształów kolumnowych krawędzi, co jest spowodowane procesem zestalania i krystalizacji podczas spawania. Ponadto strefa spoiny wytrąca ciągłą sieć faz MG17AL12 podczas zestalania. W laserowym spawanym stawie stopu magnezu AZ80 strefa dotknięta ciepłem o szerokości około 60 μm jest wyraźnie uformowana między strefą spoiny a materiałem podstawowym. Wielkość ziarna strefy dotkniętej ciepłem jest podobna do podstawowego materiału, ale jego granice ziarna są znacznie zgrubowane. Ponadto duża liczba drobnych i zdyspergowanych faz MG17AL12 jest wytrącana w strefie dotkniętej ciepłem podczas spawania.
Spawany staw stopu magnezu AZ80 wykazuje doskonałe właściwości mechaniczne, z granicą plastyczności 202 MPa i wydajnością spawania do 92%. Analiza mikrostrukturalna przez EPMA i EBSD w połączeniu z technikami dyfrakcji rentgenowskiej synchrotronowej wykazała, że faza opadów i zwiększona gęstość zwichnięcia w złączu spoiny były głównymi mechanizmami wzmacniania laserowych spawanych stopów magnezu. Połączone efekty wzmocnienia orowan, heterogeniczne indukowane (indukowane HDI) i utwardzanie odkształceń spowodowały, że właściwości mechaniczne stawów spoin az80 stopu magnezu porównywalne z właściwościami materiału macierzystego.
Struktura ziarna i rozkład orientacji laserowych spawanych stawów stopowych magnezu
Mikrostruktura i struktura połączeń spawanych ze stopu magnezu
Właściwości mechaniczne stawów spawanych ze stopu magnezu
Analiza dyfrakcji rentgenowskiej synchrotronowej ujawnia mechanizm wzmocnienia połączeń spawanych ze stopu magnezu
