マグネシウム合金レーザー溶接技術の新たな進歩

理想的な軽量金属構造材料として、マグネシウム合金は、軽量、省エネ、排出削減の最新の開発概念に準拠しています。航空宇宙、輸送、電子通信、その他の産業におけるアプリケーションの見通しはますます価値があります。さまざまな分野でのマグネシウム合金のさらに広範囲の適用を促進するには、加工技術の開発も必要です。溶接は、マグネシウム合金プロファイルの製造と鋳造欠陥の修復における不可欠な重要なリンクです。同じものと異なる金属を持つマグネシウム合金の接続問題は、近年注目を集め続けています。

他の溶接方法と比較して、レーザー溶接には、高出力密度、単純な機器、高溶接効率、低い関節残留応力、狭い熱に影響を受けるゾーンなど、多くの利点があります。したがって、それはマグネシウム合金部品の接続に大きな可能性を秘めた技術です。ただし、マグネシウム合金レーザー溶接接合部の微細構造は、親材料の微細構造とはしばしば異なり、溶接継手の強度は一般に親材料の強度よりも弱いです。マグネシウム合金の構造と溶接プロセスを最適化し、高い関節効率を達成するためには、レーザー溶接接合部の微細構造と機械的挙動との関係を明らかにすることが重要です。

マグネシウム合金AZ80の溶接接合部は、融合ゾーン（FZ）、熱罹患ゾーン（HAZ）、および基本材料（BM）で構成されています。基本材料ゾーンは、典型的な変形テクスチャ特性を示す細かい粒子サイズの同等の結晶で構成されています。溶接ゾーンの粒子配向はランダムであり、微細構造は実際の鋳造構造に類似しており、溶接中の凝固と結晶化プロセスによって引き起こされる中央の等軸結晶とエッジカラメル結晶の組織的特性を示しています。さらに、溶接ゾーンは、固化中にMg17Al12相の連続ネットワークを沈殿させます。 AZ80マグネシウム合金のレーザー溶接接合部では、溶接ゾーンとベース材料の間に幅が約60μmの熱罹患ゾーンが明確に形成されます。熱罹患ゾーンの粒子サイズは基本材料の粒子サイズに似ていますが、その粒界は大幅に粗くなります。さらに、溶接中の熱罹患地域では、多数の細かく分散したMg17Al12相が沈殿します。

マグネシウム合金AZ80の溶接接合部は、202 MPaの降伏強度と最大92％の溶接効率を持つ優れた機械的特性を示しています。 EPMAおよびEBSDによる微細構造分析とシンクロトロンX線回折技術と組み合わせた溶接溶接マグネシウム合金の沈殿相と脱臼密度の増加が主な強化メカニズムであることが示されました。オロワの強化、不均一な変形の結合効果は、誘導（HDI）強化とひずみ硬化により、親材料のものに匹敵するAZ80マグネシウム合金溶接溶接の機械的特性を発揮しました。