Ως ιδανικό ελαφρύ μεταλλικό δομικό υλικό, το κράμα μαγνησίου συμμορφώνεται με τη σύγχρονη έννοια της αναπτυξιακής έννοιας της ελαφριάς, εξοικονόμησης ενέργειας και μείωσης των εκπομπών. Οι προοπτικές εφαρμογής της στην αεροδιαστημική, τις μεταφορές, τις ηλεκτρονικές επικοινωνίες και άλλες βιομηχανίες αποτιμώνται όλο και περισσότερο. Η προώθηση της περαιτέρω και ευρύτερης εφαρμογής των κραμάτων μαγνησίου σε διάφορους τομείς απαιτεί επίσης την ανάπτυξη της τεχνολογίας επεξεργασίας. Η συγκόλληση είναι ένας απαραίτητος βασικός σύνδεσμος στην κατασκευή προφίλ κράματος μαγνησίου και η επισκευή ελαττωμάτων χύτευσης. Το πρόβλημα σύνδεσης των κραμάτων μαγνησίου με τα ίδια και ανόμοια μέταλλα συνέχισε να λαμβάνει προσοχή τα τελευταία χρόνια.
Σε σύγκριση με άλλες μεθόδους συγκόλλησης, η συγκόλληση με λέιζερ έχει πολλά πλεονεκτήματα όπως η πυκνότητα υψηλής ισχύος, ο απλός εξοπλισμός, η υψηλή απόδοση συγκόλλησης, η χαμηλή υπολειμματική τάση της άρθρωσης και η στενή ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα. Ως εκ τούτου, είναι μια τεχνολογία με μεγάλες δυνατότητες για τη σύνδεση των τμημάτων κράματος μαγνησίου. Ωστόσο, η μικροδομή των συγκολλημένων αρθρώσεων με λέιζερ μαγνησίου είναι συχνά πολύ διαφορετική από αυτή του γονικού υλικού και η δύναμη των συγκολλημένων αρθρώσεων είναι γενικά ασθενέστερη από αυτή του γονικού υλικού. Η αποκάλυψη της σχέσης μεταξύ της μικροδομής και της μηχανικής συμπεριφοράς των συγκολλημένων αρθρώσεων με λέιζερ είναι ζωτικής σημασίας για τη βελτιστοποίηση της δομής και της διαδικασίας συγκόλλησης των κραμάτων μαγνησίου και την επίτευξη υψηλής απόδοσης των αρθρώσεων.
Η συγκολλημένη άρθρωση του κράματος μαγνησίου AZ80 αποτελείται από ζώνη σύντηξης (FZ), ζώνη που επηρεάζεται από θερμότητα (HAZ) και υλικό βάσης (BM). Η ζώνη βάσης υλικού αποτελείται από κρυστάλλους ισοζυγίου με λεπτό μέγεθος κόκκων, που δείχνουν τυπικά χαρακτηριστικά υφής παραμόρφωσης. Ο προσανατολισμός των κόκκων της ζώνης συγκόλλησης είναι τυχαίος και η μικροδομή είναι παρόμοιος με την πραγματική δομή χύτευσης, που δείχνει τα οργανωτικά χαρακτηριστικά των κεντρικών κρυστάλλων εξισορρόπησης και των κυλινδρικών κρυστάλλων, που προκαλούνται από τη διαδικασία στερεοποίησης και κρυστάλλωσης κατά τη συγκόλληση. Επιπλέον, η ζώνη συγκόλλησης κατακρημνίζει ένα συνεχές δίκτυο φάσεων MG17AL12 κατά τη διάρκεια της στερεοποίησης. Στη συγκολλημένη σύνδεση με λέιζερ του κράματος μαγνησίου AZ80, σχηματίζεται σαφώς μια ζώνη που επηρεάζεται θερμότητα με πλάτος περίπου 60 μm μεταξύ της ζώνης συγκόλλησης και του βάσης υλικού. Το μέγεθος των κόκκων της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα είναι παρόμοιο με εκείνο του βασικού υλικού, αλλά τα όρια των κόκκων του είναι σημαντικά συσσωρευμένα. Επιπλέον, ένας μεγάλος αριθμός λεπτών και διασκορπισμένων φάσεων MG17AL12 κατακρημνίζονται στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα κατά τη συγκόλληση.
Η συγκολλημένη άρθρωση του κράματος μαγνησίου AZ80 παρουσιάζει εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες, με αντοχή απόδοσης 202 MPa και απόδοση συγκόλλησης μέχρι 92%. Η μικροδομική ανάλυση με EPMA και EBSD σε συνδυασμό με τεχνικές περίθλασης ακτίνων Χ συγχρονισμού έδειξε ότι η φάση βροχόπτωσης και η αυξημένη πυκνότητα εξάρθρωσης στην άρθρωση συγκόλλησης ήταν οι κύριοι μηχανισμοί ενίσχυσης των κραμάτων συγκολλημένου μαγνησίου με λέιζερ. Οι συνδυασμένες επιδράσεις της ενίσχυσης του Orowan, της ετερογενούς παραμόρφωσης (HDI) ενίσχυσης και της σκλήρυνσης των στελεχών καθιστούσαν τις μηχανικές ιδιότητες των αρθρώσεων συγκόλλησης κράματος AZ80 μαγνησίου συγκρίσιμες με εκείνες του γονικού υλικού.
Δομή κόκκων και κατανομή προσανατολισμού των αρθρώσεων κράματος συγκολλημένου με λέιζερ
Η μικροδομή και η δομή των συγκολλημένων αρθρώσεων από κράμα μαγνησίου
Μηχανικές ιδιότητες των συγκολλημένων αρθρώσεων με λέιζερ μαγνησίου
Η ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ συγχρονισμού αποκαλύπτει τον μηχανισμό ενίσχυσης των συγκολλημένων αρθρώσεων από κράμα μαγνησίου
