制御された熱入力による電子ビーム溶接で達成された超軽量Mg-Li合金の高い接合効率

• 電子ビーム溶接中の熱入力を制御することで、高Li含有Mg-Li合金において高い接合効率を達成。 • 溶接部には欠陥が少なく、元素の蒸発が減少。 • 微細構造の進化、破壊挙動、強化メカニズムが明らかにされた。 高Li含有の超軽量Mg-Li合金において、MgとLiという比較的活性な主合金元素のために溶融溶接は挑戦である。本研究では、8 mm厚の鍛造Mg-12Li-3Al-2Zn-1Si-1Y合金板を接合するために、電子ビーム溶接技術を初めて適用した。熱入力を制御することで、溶接部の欠陥と元素の蒸発を最小限に抑えた。しかし、Mg-12Li-3Al-2Zn-1Si-1Y合金では、Mg 2 Si共晶相が溶融池の急速冷却中に融解域の粒界に分離し、粗大なMg 3 (Al, Zn)相の沈殿を促進する。この分離により、融解域での粒界間の原子結合が弱まり、変形能が低下した。その結果、溶接部の引張破壊が融解域で発生した。熱入力が増加するにつれて、粒界でのMg 3 (Al, Zn)相の周りのα -Mg相の沈殿が粒界の変形能を改善した。融解域と熱影響域が強化されると、破壊が基材に移行し、基材が最も弱い領域となった。この条件下で（熱入力が123.4から164.6 J/mmの範囲）、接合効率は95%を超え、究極の引張強度は約280 MPaであった。熱入力をさらに増加させると、熱影響域の粒子は粗大化し、破壊が発生する軟化域を形成した。本研究は、高Li含有Mg-Li合金の電子ビーム溶接の理論的基盤を提供し、それらの接合用途に対する解決策を示している。