鎂合金被認(rèn)為是汽車及軌道交通制造中最具應(yīng)用前景的輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)材料，但鎂合金結(jié)構(gòu)的焊接加工目前還存在較大的難度。由于金屬鎂本質(zhì)上具有滑移系相對(duì)較少的密排六方晶體結(jié)構(gòu)，且熱導(dǎo)率高、線膨脹系數(shù)大，因而熔焊形成的鑄態(tài)焊縫組織粗大，加之焊縫組織中強(qiáng)化相析出在遠(yuǎn)離非平衡條件下很難有充足的動(dòng)力學(xué)保證，這使得熔焊接頭的強(qiáng)度及塑性均比母材金屬的低。特別是對(duì)于變形鎂合金，熔焊接頭與母材力學(xué)性能匹配問(wèn)題尤顯突出。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的一些學(xué)者通過(guò)攪拌摩擦焊、等離子弧焊以及真空電子束焊等方法進(jìn)行研究，這些方法受焊縫凝固時(shí)間短、過(guò)程遠(yuǎn)離平衡等影響，很難使焊縫組織細(xì)化。已有研究表明，對(duì)密排六方結(jié)構(gòu)的金屬鎂在高溫條件下施加一定的塑性變形，使其發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)與再結(jié)晶，在細(xì)化晶粒的同時(shí)還可開(kāi)通新的滑移系，甚至誘發(fā)超塑性機(jī)制。同時(shí)，研究還表明，鑄態(tài)鎂合金組織遵循Hall-Petch公式，而K值的大小取決于滑移系的多少。這說(shuō)明鎂合金的屈服強(qiáng)度對(duì)其晶粒度具有很強(qiáng)的依賴性，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶所產(chǎn)生的晶粒細(xì)化有利于鎂合金熔焊接頭室溫強(qiáng)度的提高，進(jìn)而達(dá)到顯著提高強(qiáng)度及塑性的力學(xué)改性效果。據(jù)此，現(xiàn)有研究者針對(duì)Mg-Al-Zn系的AZ31變形鎂合金，用鎢極氬弧焊獲得熔焊接頭，然后對(duì)熔焊接頭區(qū)域進(jìn)行局部熱碾壓力學(xué)改性試驗(yàn)，以期探索實(shí)現(xiàn)鎂合金熔焊接頭強(qiáng)度及塑性可控化的有效途徑。

焊態(tài)試樣焊縫區(qū)晶粒在晶界處析出很多片層狀和顆粒狀的共晶體，削弱了晶界的強(qiáng)度；熱碾壓焊縫區(qū)晶粒得到明顯細(xì)化，片層狀共晶體在熱碾壓作用下得到一定的破碎，焊縫區(qū)發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，生成細(xì)小的等軸晶粒。熱碾壓焊接試樣的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別可達(dá)225MPa和9%-11%，比常規(guī)焊接接頭的分別提高了15%和35%。焊態(tài)試樣斷口具有典型的沿晶開(kāi)裂特征，呈現(xiàn)以解理斷裂為主的斷裂，但解理臺(tái)階較小，并產(chǎn)生少量韌窩；而熱碾壓的斷口解理臺(tái)階明顯減少，可以觀察到具有明顯方向性的熱碾壓塑性變形流變線，呈現(xiàn)一定的準(zhǔn)解理斷裂特征。(欣然)