镁合金电子束焊接头性能及微观组织分析

镁合金重量轻，有较高的比强度和比弹性模量，良好的降噪声和减振性能，可回收利用，符合环保要求，并且切削加工性能极好，被认为是21世纪最具开发和应用潜力的“绿色材料”。轻质高韧、高强镁合金材料在汽车、飞机制造等领域中的大规模使用，必然基于对镁合金性能、潜在应用能力和生产可能性的广泛研究基础之上。镁合金的连接问题是镁基新材料应用的关键技术之一。目前，关于镁合金连接方面的报道主要集中在电子束焊接、搅拌摩擦焊、激光焊接、钨极氩弧焊、惯性摩擦焊及扩散焊等。本文研究利用电子束焊接MB2镁合金，以确定电子束焊接过程中的主要参数对接头形貌的影响规律，并对电子束焊接镁合金的接头力学性能及显微组织进行了分析。

实验材料为MB2镁合金板材，电子束焊在德国Pro-beam公司生产的高压电子束焊机上进行。焊前试件表面用铜刷轻刷以去除表面氧化物、油污和附着物，然后再用丙酮清洗。焊后试件加工成标准试样，在电子万能试验机上进行拉伸试验。用光学显微镜、扫描电镜观察分析焊接接头的显微组织。采用2mm厚的MB2镁合金板材，通过正交试验研究了焊接参数对其焊接接头形貌(熔深、熔宽)的影响规律。正交试验选用的因素水平见表1所示。

通过正交试验分析得到电子束焊接镁合金时，焊接参数中对焊缝深宽比影响最大的是焦点位置，其次是扫描图形与扫描频率。建议焊接镁合金时采用扫描图形为圆形，采用散焦焊接，搅拌频率要大于2000Hz，电子束流和焊接速度可根据板厚需要的热输入量选择最佳匹配值。利用电子束焊接MB2镁合金可以得到优良的焊接接头，无损检测无气孔及裂纹。镁合金电子束焊接接头热影响区组织较母材有所长大，但其范围非常的窄，焊缝内部为细小均匀的等轴晶组织，即使在散热速度最快，温度梯度最大的熔合线附近也未发现柱状晶组织。MB2镁合金电子束焊接接头力学性能优良，抗拉强度达到235MPa，是母材强度的92%，规定屈服强度Rp0.2亦达到母材的68%，因此利用电子束可以很好的实现MB2镁合金的连接。