[发明专利]一种抑制Mg-Y-RE合金补焊接头晶粒异常粗化的热处理方法

说明书

本发明公开了一种抑制Mg‑Y‑RE合金补焊接头晶粒异常粗化的热处理方法，包括以下步骤：补焊前对Mg‑Y‑RE合金待补焊部件预先进行较长时间的高温固溶处理；随后完成补焊，并对其补焊接头进行短时低温固溶处理，再进行人工时效处理。本发明的热处理方法能够有效抑制Mg‑Y‑RE合金铸件补焊后在长时高温固溶处理条件下补焊区域晶粒异常粗化现象，有利于提高Mg‑Y‑RE合金补焊接头的力学性能，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于材料成型领域，涉及的是一种抑制Mg-Y-RE合金补焊接头晶粒异常粗化的热处理方法。具体的说，通过本发明的应用，能够有效避免焊后长时高温固溶处理导致的补焊区域晶粒异常粗化现象。

背景技术

镁稀土合金作为一种新型轻质结构材料，其具有密度低、比强度比刚度高、切削加工性好、电磁屏蔽能力强等性能优势。由镁稀土合金制备的发动机机匣、导弹舱体、卫星支架等结构件已经广泛应用于航空航天、交通运输、国防军工等领域，为相关关键装备的轻量化做出了重要贡献。而Mg-Y-RE合金是目前商用化程度最高的一类镁稀土合金。在工业生产中，Mg-Y-RE合金的大型结构件绝大多数通过砂型铸造工艺生产，但由于稀土元素活性较强及砂型铸造工艺本身的缺陷，Mg-Y-RE合金砂铸件中极易出现氧化夹杂、气孔、夹砂、裂纹等缺陷，通常需要通过补焊工艺来修复，进而提高其成品率，降低生产成本。目前镁稀土合金的补焊工艺主要是钨极氩弧焊(TIG焊)，主要原因是TIG焊可以手工操作，因而对弧面、内腔等较复杂的部位进行修复时具有独特的技术优势。

而采用TIG焊修复Mg-Y-RE合金砂型铸件时仍然存在一些问题。第一，由于TIG焊接热输入较大，且砂型铸造的Mg-Y-RE合金中存在连续粗大的共晶组织，熔合线附近的这些低熔点的共晶组织在焊接高温作用下会发生逆共晶转变而在晶界处形成具有共晶成分的液膜。在补焊完成后的冷却过程中，焊件会发生凝固收缩。因此，焊接热裂纹会从这些强度极低的液膜中萌生，大大降低补焊的成功率。因此有必要在补焊前对Mg-Y-RE合金待焊件进行焊前固溶处理，进而减少共晶组织的含量第二，补焊接头与传统的以连接为目的的焊接接头是不一样的。这是因为补焊区域的熔池体积较小，整个补焊过程具有“快热快冷”的特征，因此补焊接头熔合区的残余应力较传统的熔焊焊缝要大得多。而经过补焊后通常都需要进行对接头进行焊后固溶及时效处理以进一步提高接头的力学性能。经文献检索发现，热处理对WE43合金组织及力学性能的影响(《中国铸造装备与技术》2013；04：pp 36-39)中记载了对铸态WE43镁合金的热处理工艺，由于该合金中共晶组织的熔点及含量都较高，在进行固溶处理时需要在520℃上保温较长时间才能完全溶解。然而对于Mg-Y-RE补焊接头来说，由于补焊接头熔合区残余应力极大，组织畸变能较高，焊缝区在传统的焊后长时高温固溶处理工艺过程中会释放大量的残余应力，晶粒会出现再结晶以及再结晶晶粒异常粗化的问题，其异常粗化的晶粒尺寸达到毫米级别，如说明书附图中图1所示，严重削弱补焊接头的力学性能。因此，采用常规的高温固溶处理对Mg-Y-RE合金补焊接头进行焊后热处理是不可行的。

综上所述，如何抑制Mg-Y-RE合金补焊接头焊后高温热处理过程中晶粒发生异常粗化问题是一个急需解决的难题。因此，在实施补焊前便对母材进行焊前固溶处理，可以通过减少母材中共晶组织的含量；再单独针对补焊后在熔合区中新形成的细小共晶组织采用短时低温固溶处理以避免焊缝发生晶粒异常粗化的思路具有重要的意义。

发明内容

针对现有Mg-Y-RE合金钨极氩弧补焊接头在焊后高温固溶处理过程中会出现晶粒异常粗化的问题，提出了新的一种抑制Mg-Y-RE合金补焊接头晶粒异常粗化的热处理方法。本发明为Mg-Y-RE补焊接头在焊后热处理过程中发生晶粒异常粗化的问题提供了全新的解决思路。

为了解决上述技术问题，本发明通过如下技术方案解决其技术问题：

本发明提供一种抑制Mg-Y-RE合金补焊接头晶粒异常粗化的热处理方法，包括以下步骤：补焊前对待补焊的Mg-Y-RE合金铸件进行4-6h的长时高温固溶处理；随后完成补焊，再对得到的补焊接头进行0.5-2h的短时低温固溶处理；最后再进行人工时效处理。