1、鎂合金具有輕質(zhì)高強(qiáng)、易于回收等一系列優(yōu)點(diǎn)，正成為現(xiàn)代高新技術(shù)中最有希望的結(jié)構(gòu)材料，而焊接問題成為鎂合金廣泛應(yīng)用的瓶頸之一。從工程結(jié)構(gòu)材料斷裂力學(xué)角度來看，鎂合金材料的一些特性直接影響著鎂合金焊接結(jié)構(gòu)的安全使用性能。因此，研究沖擊載荷作用下鎂合金及其焊接接頭的斷裂行為、斷裂機(jī)理極其重要，也是鎂合金焊接結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用中迫切需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。這對(duì)于鎂合金結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)、制造和安全使用具有較大的理論價(jià)值和實(shí)際意義。 本文首先研究了8

2、 mm厚軋制態(tài)AZ31鎂合金板材及其TIG焊對(duì)接接頭的抗拉強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果表明，AZ31鎂合金板的抗拉強(qiáng)度為234.48MPa，對(duì)接接頭的抗拉強(qiáng)度為185.68MPa，是母材抗拉強(qiáng)度的79％左右。對(duì)接接頭斷裂發(fā)生在熱影響區(qū)，這是因?yàn)闊嵊绊憛^(qū)的過熱組織晶粒粗大，造成脆化，成為鎂合金焊接接頭力學(xué)性能下降的原因之一。這對(duì)于鎂合金焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)作用。 在-80～340℃溫度范圍內(nèi)，研究了AZ31鎂合金板材缺口沖擊韌性。試驗(yàn)結(jié)

3、果表明，在-80～80℃溫度范圍內(nèi)，AZ31鎂合金沖擊功很小，沖擊韌性只有5.48～8.75 J·cm<'-2>，斷口為準(zhǔn)解理形貌，屬于脆性斷裂；在80～200℃溫度范圍內(nèi)，沖擊韌性為8.75～17.44 J·cm<'-2>，斷口為準(zhǔn)解理+韌窩形貌，屬于混合斷裂；在200～260℃溫度范圍內(nèi)，沖擊韌性為18 J·cm<'-2>左右，斷口為韌窩形貌，屬于韌性斷裂；在260℃以上，沖擊韌性又有所下降，AZ31鎂合金有軟化傾向，斷口形貌仍為韌

4、窩。在-80～260℃溫度范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)AZ31鎂合金存在韌脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，韌脆轉(zhuǎn)變溫度約為140℃。這是本論文的發(fā)現(xiàn)之一。 改變鎂合金表面狀態(tài)，研究了AZ31鎂合金的缺口敏感性。未開缺口沖擊試樣的沖擊韌性為50 J·cm<'-2>以上，而缺口深度D=0.1mm的沖擊試樣，沖擊韌性僅為15.95 J·cm<'-2>。隨著缺口深度的增加(從D=0.1 mm到．D=2.0mm)，AZ31鎂合金的沖擊韌性大幅度下降，最低值為7.44 J·

5、cm<'-2>。考慮到缺口應(yīng)力集中對(duì)沖擊韌性的影響，用有限元模擬計(jì)算應(yīng)力集中系數(shù)，對(duì)沖擊韌性進(jìn)行修正，修正后的沖擊韌性隨缺口深度的增加呈上升趨勢(shì)，說明了鎂合金對(duì)缺口具有強(qiáng)烈的敏感性。這是本論文的發(fā)現(xiàn)之二。研究了AZ31鎂合金TIG焊對(duì)接接頭的缺口沖擊韌性。對(duì)于焊縫金屬，在焊縫方向和板厚方向表現(xiàn)出不同的沖擊韌性，焊縫方向缺口沖擊韌性最大值在焊縫中心，為8.66 J·cm<'-2>，比母材缺口沖擊韌性8.01 J·cm<'-2>大。熱影響區(qū)

6、是沖擊斷裂的薄弱環(huán)節(jié)；而板厚方向缺口沖擊試樣在焊縫中心沖擊韌性最小，為6.21 J·cm<'-2>，隨著缺口離焊縫中心的距離增大，沖擊韌性迅速增大，達(dá)到一定距離時(shí)，逐漸趨于平緩。鎂合金焊接接頭斷口表面崎嶇不平，形貌不僅有準(zhǔn)解理特征，而且還有韌窩形貌。 采用示波沖擊試驗(yàn)研究鎂合金母材和焊接接頭的沖擊斷裂過程，試驗(yàn)結(jié)果顯示AZ31鎂合金母材和焊接接頭的斷裂過程極不相同。未開缺口的AZ31鎂合金母材沖擊試樣，其力．位移曲線為E型，具

7、有力特征值F<,gy>、F<,m>、F<,iu>和F<,a>；母材、焊縫中心和距離焊縫中心3mm處焊縫方向缺口沖擊試樣，其力-位移曲線均為D型，僅具有力特征值F<,gy>和F<,m>；焊縫中心、距離焊縫中心3 mm處板厚方向缺口沖擊試樣，其力-位移曲線均為B型，僅具有力特征值F<,m>。這些不同型式的曲線對(duì)研究沖擊斷裂機(jī)理有重要價(jià)值。 研究了AZ31鎂合金及其焊接接頭的電化學(xué)腐蝕性能。電化學(xué)腐蝕結(jié)果顯示，母材的自腐蝕電位鼠E<