[发明专利]一种用于镁合金的纳米增强活性钨极氩弧焊接方法

说明书

一种用于镁合金的纳米增强活性钨极氩弧焊接方法。包括以下步骤：(1)将待焊件表面用粗砂纸打磨去除表面油污与氧化层。(2)在待焊件表面涂覆纳米增强活性剂。(3)纳米增强活性剂由Cr2O3和SiC陶瓷颗粒混合而成的，其重量配比如下：Cr2O3：65％～70％，SiC：30％～35％，其中SiCk颗粒的平均粒径约为40nm。(3)将Cr2O3和SiC陶瓷颗粒充分碾磨，混合均匀后均匀加入适量丙酮使其成为糊状。(4)再用扁平毛刷将糊状活性剂均匀涂敷在试样上表面，涂覆宽度约为40mm，活性剂的平均涂敷量为4‑5mg·cm‑2。(5)待丙酮挥发后进行TIG焊接。(6)焊接完成后，观察焊接接头和熔池形貌，微观组织，表征力学性能。

技术领域

本发明属于材料加工领域，具体涉及一种既可提高镁合金钨极氩弧焊接接头熔深，提高焊接质量，又可细化晶粒组织，增加接头力学性能的纳米增强活性钨极氩弧焊接方法。

背景技术

镁合金因质量轻、高比强度和良好的电磁屏蔽性能等优点而广泛应用于航天航空、汽车工业和电子通讯等领域。目前越来越多的镁合金焊接件在上述领域得到应用，因此研究高效和性能优良的镁合金焊接技术显得尤为重要。实际生产过程中，钨极氩弧焊(Tungsten Inert Gas welding,TIG)由于其较优异的经济性和实用性而被优选为镁合金的焊接工艺。但是，镁合金的TIG焊接接头溶深浅，仅适用于薄板的焊接，对于大于3mm的厚板，常需要通过多道焊或双面焊等工艺，这复杂了焊接工艺，增加了生产成本。为解决TIG焊的熔深较浅和焊接效率低等问题，活性钨极氩弧焊(Activating Flux Tungsten InertGas welding,A-TIG)应运而生。该方法通过在待焊件表面涂覆一层活性剂，获得了深溶深、窄熔宽的焊接接头。从而显著的提高了接头的焊接质量。但焊件表面涂覆的活性剂在焊接过程中必然增加接头的热输入和晶粒的生长时间，导致镁合金的A-TIG焊接接头晶粒粗大、从而降低接头的力学性能，这严重限制其在工程中的应用。

考虑到弥散颗粒能显著提高镁合金强度，为此，刘黎明等人首次提出了采用复合活性(TiO2+SiC)的A-TIG焊接方法，从而获得力学性能增强的复合焊接接头。发明人通过复合活性剂(Cr2O3+SiC颗粒(10-20um))证实了该方法能提高AZ31镁合金焊接接头的力学性能，并命名其为增强活性钨极氩弧焊接(SA-TIG，strengthening activating flux TIG)。然而镁合金SA-TIG焊接仍存在局限性：①微米SiC颗粒的粒径较大，难以在Marangoni逆流的“运载”作用下，分布到焊缝深处，而且其还严重阻碍Marangoni逆流的运动进而减弱活性剂效用，减小焊接熔深。②微米SiC颗粒在焊缝中分布极不均匀，引发组织缺陷会导致复合焊接接头力学性能和服役可靠性的不稳定。为此，迫切需要发展一种焊缝深宽比大，表面成型美观，组织均匀细致，接头力学性能优良的焊接方法。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足，提出一种增强镁合金活性钨极氩弧焊接接头力学性能的焊接方法。即纳米增强活性焊接(Nano-particles StrengtheningActiving Flux TIG Welding,NSA-TIG)该方法可以一次实现厚板的焊接。既可以显著提高焊接接头的熔深又可以细化母材晶粒，从而达到提高焊接质量，提升接头拉伸性能，满足更加高要求的工业生产的目的。

为了实现上述目的，本发明包括以下步骤：

(1)将被焊工件表面仔细打磨并用酒精清洗以除去氧化物和油污；