Новая стратегия лазерной сварки магниевых сплавов — команда профессора Чэнь Хуэя из Юго-Западного университета Цзяотун: синергия осциллирующего лазера и порошка Gd значительно повышает пластичность лазерных сварных швов магниевых сплавов

Абстрактный

Механические свойства сварного соединения являются важным и решающим фактором для широкого применения магниевого сплава в производстве компонентов. В этом исследовании было исследовано синергетическое влияние осциллирующего лазера и добавления порошка Gd на пластичность соединений магниевого сплава, сваренных лазерной -MIG гибридной сваркой. Кроме того, механизм повышения пластичности был выяснен на основе измельчения зерна и поведения распространения трещин. Удлинение соединения было увеличено на 145,3 % по сравнению с удлинением при не-колебательной лазерной сварке. Перемешивающий эффект осциллирующего лазера и агрегация выделившихся фаз с высокой-точкой плавления-(Mg, Al)₂Б-г привел к измельчению зерна. Пластическая анизотропия сварного шва была снижена за счет рандомизированной ориентации зерен, вызванной однородной микроструктурой сварного шва. Следовательно, активация 〈c + a〉 усилилось скольжение дислокаций, что стало ключевым фактором улучшения пластичности. В процессе распространения трещины ориентация зерен менялась двойниками и улучшалась геометрическая совместимость соседних зерен. Следовательно, распространение трещины вдоль границы зерна эффективно сдерживалось. Результаты этого исследования способствуют развитию технологии сварки осциллирующим лазером с подачей энергии и предоставляют ценную информацию для повышения пластичности сварных соединений магниевых сплавов.

Рис.. 1. Принципиальная схема процесса сварки с осциллирующим лазером-MIG гибридной Gd-сваркой.

Таблица 2. Параметры осциллирующей лазерной-MIG гибридной сварки Gd с наполнителем.

Новое достижение в области сварки значительно повышает пластичность магниевых сплавов

Исследовательская группа представила значительный прогресс в сварке магниевых сплавов, продемонстрировав, что сочетание технологии осциллирующего лазера и добавления порошка гадолиния (Gd) может значительно повысить пластичность гибридных сварных соединений, сваренных лазером и MIG.

Магниевые сплавы ценятся за свой легкий вес, но часто сталкиваются с ограничениями из-за плохой пластичности сварного шва. Новое исследование показывает, что удлинение суставов можно улучшить,145%по сравнению с обычной не-лазерной сваркой.

По мнению исследователей, улучшение происходит за счеточистка зернаи изменения вповедение распространения трещин. Колебательный лазер создает эффект перемешивания, а выделения (Mg,Al)₂Gd с высокой-плавкой-точкой помогают улучшить микроструктуру. Этот процесс уменьшает пластическую анизотропию за счет хаотизации ориентации зерен, что усиливает активацию критического скольжения дислокаций 〈c + a〉 -, ключевого механизма улучшения пластичности.

Кроме того, во время распространения трещины ориентация зерен меняется за счет двойникования, увеличивая геометрическую совместимость между соседними зернами. Это эффективно препятствует распространению трещин вдоль границ зерен.

Полученные результаты позволяют по-новому взглянуть на осциллирующую-лазерную-сварку с подачей порошка и открывают многообещающий путь улучшения механических характеристик компонентов из магниевых сплавов в промышленности.

После сварки образцы были подготовлены для металлургического анализа, сканирующего электронного микроскопа (SEM), дифракции обратно-рассеянных электронов (EBSD), просвечивающего электронного микроскопа (TEM) и анализа механических свойств. Образец сначала шлифовали металлографическими наждачными бумагами, полировали, а затем подвергали коррозии коррозионными растворами для исследования микроструктуры сварного шва. Образцы EBSD подвергали электролитической полировке в растворе, содержащем перхлорат н-бутанола-метанола в соотношении 6:34:60 соответственно. Образцы полировали в течение 25 с при температуре -20 градусов при напряжении 25 В и токе 0,6 А. Испытания на растяжение проводили при скорости нагружения 2,0 мм/мин, а результаты получали путем расчета среднего значения трех образцов. Для изучения поведения распространения трещин были выбраны образцы с односторонним надрезом (SENT), а в зоне сварного шва были изготовлены специальные кончики надрезов.

3. Результаты