Neue Strategie für das Laserschweißen von Magnesiumlegierungen – das Team von Professor Chen Hui an der Southwest Jiaotong University: Die Synergie zwischen oszillierendem Laser und Gd-Pulver verbessert die Plastizität von Laserschweißnähten aus Magnesiumlegierungen erheblich

Abstrakt

Die mechanischen Eigenschaften von Schweißverbindungen sind ein wesentlicher und kritischer Faktor für die breite Anwendung von Magnesiumlegierungen bei der Komponentenherstellung. In dieser Studie wurden die synergistischen Effekte des oszillierenden Lasers und der Zugabe von Gd-Pulver auf die Duktilität von laser-MIG-Hybridschweißverbindungen aus Magnesiumlegierungen untersucht. Darüber hinaus wurde der Mechanismus der Duktilitätssteigerung anhand der Kornverfeinerung und des Rissausbreitungsverhaltens aufgeklärt. Die Verbindungsdehnung wurde im Vergleich zum nicht-oszillierenden Laserschweißen um 145,3 % erhöht. Der Rühreffekt eines oszillierenden Lasers und die Aggregation von ausgefällten Phasen mit hohem-Schmelz-punkt (Mg, Al)₂G-tt führte zur Kornverfeinerung. Die plastische Anisotropie der Schweißnaht wurde aufgrund der zufälligen Kornorientierung, die durch die homogene Schweißmikrostruktur hervorgerufen wurde, verringert. Folglich ist die Aktivierung von 〈c + a〉 Der Versetzungsschlupf wurde verbessert, was der Schlüsselfaktor für die Verbesserung der Plastizität war. Während des Rissausbreitungsprozesses wurde die Kornorientierung durch Zwillinge gedreht und die geometrische Kompatibilität benachbarter Körner verbessert. Dadurch wurde die Rissausbreitung entlang der Korngrenze effizient verhindert. Die Ergebnisse dieser Studie tragen zur Weiterentwicklung der Schweißtechnologie mit oszillierendem Laser und Stromzufuhr bei und bieten eine wertvolle Referenz für die Verbesserung der Duktilität von Schweißverbindungen aus Magnesiumlegierungen.

Abb. 1. Schematische Darstellung des oszillierenden Laser-MIG-Hybrid-Gd-Leistungsfüllschweißprozesses.

Tabelle 2. Oszillierende Laser-MIG-Hybrid-Gd-Leistungsfüllschweißparameter.

Neuer Durchbruch beim Schweißen steigert die Duktilität von Magnesiumlegierungen erheblich

Ein Forschungsteam hat einen bedeutenden Fortschritt beim Schweißen von Magnesiumlegierungen vorgestellt und gezeigt, dass eine Kombination aus oszillierender Lasertechnologie und der Zugabe von Gadolinium (Gd)-Pulver die Duktilität von Laser-MIG-Hybridschweißverbindungen erheblich verbessern kann.

Magnesiumlegierungen werden wegen ihres geringen Gewichts geschätzt, stoßen jedoch häufig auf Einschränkungen aufgrund der schlechten Duktilität der Schweißnaht. Die neue Studie zeigt, dass die Gelenkdehnung dadurch verbessert werden kann145%im Vergleich zum herkömmlichen nicht-oszillierenden Laserschweißen.

Den Forschern zufolge kommt die Verbesserung daherKornverfeinerungund Veränderungen inRissausbreitungsverhalten. Der oszillierende Laser erzeugt einen Rühreffekt, während hochschmelzende (Mg,Al)₂Gd-Ausscheidungen dabei helfen, die Mikrostruktur zu verfeinern. Dieser Prozess reduziert die plastische Anisotropie durch Randomisierung der Kornorientierung, was die Aktivierung des kritischen 〈c + a〉-Versetzungsschlupfs - verstärkt, einem Schlüsselmechanismus für eine verbesserte Plastizität.

Darüber hinaus dreht sich während der Rissausbreitung die Kornorientierung durch Zwillingsbildung, wodurch die geometrische Kompatibilität zwischen benachbarten Körnern erhöht wird. Dadurch wird die Ausbreitung von Rissen entlang der Korngrenzen wirksam verhindert.

Die Ergebnisse bieten neue Einblicke in das oszillierende -laser-unterstützte Schweißen mit Pulverzufuhr und stellen einen vielversprechenden Weg zur Verbesserung der mechanischen Leistung von Magnesiumlegierungskomponenten in der Industrie dar.

Nach dem Schweißen wurden die Proben für metallurgische Untersuchungen, Rasterelektronenmikroskopie (REM), Elektronenrückstreubeugung (EBSD), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und die Analyse mechanischer Eigenschaften vorbereitet. Die Probe wurde zunächst mit metallografischem Schleifpapier geschliffen, poliert und dann mit korrosiven Lösungen korrodiert, um die Schweißmikrostruktur zu untersuchen. Die EBSD-Proben wurden in einer Lösung, die n-Butanolmethanolperchlorat im Verhältnis 6:34:60 enthielt, elektrolytisch poliert. Die Proben wurden 25 s lang bei –20 Grad mit einer Spannung von 25 V und einem Strom von 0,6 A poliert. Die Zugversuche wurden mit einer Belastungsgeschwindigkeit von 2,0 mm/min durchgeführt und die Ergebnisse wurden durch Berechnung des Durchschnitts von drei Proben erhalten. Um das Rissausbreitungsverhalten zu untersuchen, wurden Einzelkanten-Kerbzugproben (SENT) ausgewählt und die spezifischen Kerbspitzen in der Schweißzone hergestellt.

3. Ergebnisse