AZ31镁合金、5083铝合金焊接工艺及接头力学性能研究

　　文档类型：工学硕士学位论文
　　适用人群：轨道交通装备制造工程师、焊接工艺研究人员、轻量化材料应用开发者、高校材料科学与工程专业师生

　　文档核心价值：
　　该论文系统对比了AZ31镁合金与5083铝合金在搅拌摩擦焊（FSW）和熔化极惰性气体保护焊（MIG）两种工艺下的接头力学性能与疲劳行为，为轨道交通装备轻量化提供了焊接工艺选型依据。通过实验数据验证了FSW替代MIG的可行性，并明确了两种材料的最佳焊接参数，可直接指导生产实践中的工艺优化与质量管控。

　　研究背景与目的：
　　铝合金已在轨道车辆中广泛应用，但随着列车提速，轻量化需求持续增长。镁合金因高比强度、可再生等优势成为潜在替代材料，但其在轨道交通领域的焊接工艺尚未成熟。论文旨在通过对比FSW与MIG焊接接头性能，评估镁合金替代铝合金的安全可靠性，解决现有熔焊工艺稳定性差、合格率低的问题。

　　核心实验方法与结果：
　　以6mm轧制AZ31镁合金板和5083-H111铝合金板为研究对象，分别进行FSW与MIG焊接，测试接头力学性能与疲劳特性。关键数据如下：
　　AZ31镁合金FSW最佳参数为转速1200 r/min、焊接速度100 mm/min，接头抗拉强度240MPa，达到母材的92.3%。
　　5083-H111铝合金FSW最佳参数为转速800 r/min、焊接速度200 mm/min，接头抗拉强度318MPa，达到母材的99.4%。
　　疲劳试验表明，5083-H111铝合金FSW接头疲劳强度约135MPa，AZ31镁合金约110MPa，两者均与母材相当。

　　结论与建议：
　　FSW焊接技术可完全替代MIG技术，用于AZ31镁合金和5083-H111铝合金的安全焊接。5083-H111铝合金FSW接头可靠性优于AZ31镁合金。镁合金对加载应力更敏感，随应力水平升高疲劳寿命急剧下降，其疲劳条带呈脆性特征，而铝合金疲劳条带呈韧性特征。建议在轨道交通轻量化设计中优先选用5083-H111铝合金FSW工艺，若采用镁合金需严格控制应力水平并加强疲劳监测。