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He-Ar气体及磁场对AZ31镁合金TIG焊接头组织和性能影响
摘要：
本研究以AZ31镁合金为研究对象，采用TIG焊接技术进行焊接试验，探究不同He-Ar气体比例和磁场对焊接头组织和性能的影响。焊接试验结果表明，加入适量He气可以有效减少焊缝气孔，同时提升焊缝强度和韧性；加入一定比例的Ar气可以提高焊缝质量，减小区域热影响区域；合适的磁场可降低焊接变形和焊缝表面质量问题。综合考虑，建议采用75%He+25%Ar的气体混合比例进行焊接，并配合适量的磁场，能够得到较理想的焊缝组织和性能。
关键词：AZ31镁合金；TIG焊接；He-Ar混合气体；磁场；焊接性能
Abstract：
Inthisstudy,AZ31magnesiumalloywasusedastheresearchobject,TIGweldingtechnologywasusedforweldingexperiments,andtheeffectsofdifferentHe-Argasratiosandmagneticfieldsonthemicrostructureandpropertiesoftheweldswereexplored.TheresultsoftheweldingexperimentsshowedthataddinganappropriateamountofHegascaneffectivelyreducetheweldingporosity,whileimprovingthestrengthandtoughnessoftheweld.AddingacertainproportionofArgascanimprovethequalityoftheweld,andreducethesizeoftheheat-affectedzone.Theappropriatemagneticfieldcanreduceweldingdeformationandimprovethesurfacequalityoftheweld.Consideringallfactors,itisrecommendedtouseagasmixtureratioof75%Heand25%Arforwelding,andwithasuitablemagneticfield,idealmicrostructureandmechanicalpropertiesoftheweldscanbeobtained.
Keywords:AZ31magnesiumalloy;TIGwelding;He-Argasmixture;magneticfield;weldingproperties
1.引言
AZ31镁合金具有良好的机械性能和抗腐蚀性能，被广泛应用于航空、汽车、电子等领域，其焊接工艺也备受重视。然而，由于镁合金的低熔点和易氧化等特性，其焊接过程中常常会出现气孔、裂纹等问题，导致焊接质量不稳定。因此，研究AZ31镁合金的焊接工艺和控制焊接缺陷已成为焊接领域中热点问题。
近年来，通过材料科学和焊接工艺的进步，TIG焊接技术已成为AZ31镁合金焊接的主要工艺之一。TIG焊接技术能够通过高温、高能量的特点，提高焊接速度和焊接质量，并降低焊接变形和材料表面损伤等问题。同时，优化焊接参数和控制气氛环境也成为提高焊接质量的关键。
本文主要研究He-Ar气体和磁场对AZ31镁合金TIG焊接头组织和性能的影响，分析其物理机制，并提出优化的焊接参数和技术流程，为镁合金焊接的进一步研究和应用提供参考。
2.实验方法
2.1实验材料及设备
实验所用AZ31镁合金为铸造合金，厚度为3mm，尺寸为100mm×50mm。TIG焊接采用直流电弧焊机进行，焊枪采用2%钨极，直径为2.4mm。焊接气体为Ar气或He-Ar混合气体，磁场布置在焊枪下方，磁场强度为200mT。扫描电子显微镜（SEM）和拉伸试验机为实验测试设备。
2.2实验程序
在焊接前，对材料进行清洗和预热。焊接过程中，通过改变He-Ar气体比例和调整磁场强度，共设置了6种方案。具体方案如下：
方案1：只使用Ar气体进行焊接
方案2：只使用He气体进行焊接
方案3：使用75%He+25%Ar混合气体进行焊接
方案4：使用50%He+50%Ar混合气体进行焊接
方案5：使用25%He+75%Ar混合气体进行焊接
方案6：使用75%He+25%Ar混合气体，并加入磁场进行焊接
焊接后，取焊接头进行断面金相观察和SEM分析，同时进行拉伸试验，测试焊缝的强度和韧性等性能指标。
3.实验结果及分析
3.1焊接缺陷分析
通过断面金相观察和SEM分析，可以看出不同焊接方案下的焊接质量不同。使用纯Ar气体焊接（方案1）时，焊缝中出现较多气孔和夹杂物，且热影响区过大；使用纯He气体焊