本文關(guān)鍵詞：Si、Zr對ER5356焊絲及焊接接頭性能的影響

  更多相關(guān)文章： ER5356焊絲 5083焊接接頭 Si Zr 顯微組織 力學(xué)性能 耐腐蝕性能

【摘要】：鋁及鋁合金在近代工業(yè)尤其是高鐵、汽車及艦船產(chǎn)業(yè)中的地位越來越顯著,由于其較高的比強(qiáng)度、良好的加工性及高的性價(jià)比等優(yōu)點(diǎn),已成為交通工具輕量化的首選材料。5083鋁合金廣泛應(yīng)用于高鐵外板、補(bǔ)強(qiáng)板及艦船甲板等承載結(jié)構(gòu)中,主要配用ER5356焊絲,但目前國產(chǎn)焊絲的加工性能較差,焊接接頭的塑韌性較低,難以滿足焊接要求。本文針對這一問題,以改善焊絲加工性及焊接性為目的,在優(yōu)化了焊絲制備工藝的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地研究了Si、Zr對ER5356焊絲及5083鋁合金焊接接頭組織、性能的影響,并對其作用機(jī)理進(jìn)行了探討。研究了Si元素在ER5356焊絲中的作用,發(fā)現(xiàn)Si含量不宜超過0.2wt.%,控制在0.12wt.%以內(nèi)最佳。當(dāng)Si含量高于0.12wt.%后,隨著Si含量的增加,ER5356焊絲鑄態(tài)合金組織中含硅粗大相增多,焊絲的抗拉性能下降,硬度不均勻性加劇,機(jī)械刮削后焊絲表面質(zhì)量變差,焊接電流、電壓波動(dòng)較大,所得5083鋁合金焊接接頭的力學(xué)性能也顯著下降;特別是當(dāng)Si含量超過0.2wt.%后,ER5356焊絲鑄態(tài)合金中含硅粗大相在晶界處富集,與α-Al基體構(gòu)成魚骨狀共晶組織,所得5083鋁合金焊縫組織中含硅粗大相較多且出現(xiàn)氫氣孔,焊絲及其焊接接頭的力學(xué)性能急劇惡化。微量元素Zr的添加可以細(xì)化ER5356焊絲鑄態(tài)合金及5083鋁合金焊縫的顯微組織,分析認(rèn)為適量Zr元素會與Al結(jié)合形成Al3Zr和Al3(Zr,Ti)顆粒,與Al3Ti顆粒一起作為異質(zhì)形核核心,從而提高非均勻形核能力。當(dāng)Zr的添加量為0.05~0.15wt.%時(shí),晶粒細(xì)化效果明顯,尤其在0.1wt.%附近時(shí),達(dá)到最佳細(xì)化效果;當(dāng)Zr的添加量達(dá)到0.2wt.%后,合金晶粒細(xì)化效果減弱,組織不均勻性加劇,主要因?yàn)檫^多的Zr會形成粗大板條狀A(yù)l3Zr化合物以及造成鈦?zhàn)冑|(zhì)劑“中毒”,減弱Zr、Ti的復(fù)合變質(zhì)細(xì)化作用。微量元素Zr的添加可以改善ER5356焊絲及5083鋁合金焊接接頭的性能,隨著Zr含量的增加,ER5356焊絲及焊接接頭的抗拉性能先升高后降低,在0.1wt.%附近時(shí)出現(xiàn)峰值,此時(shí)焊接接頭的抗拉強(qiáng)度及斷后伸長率分別達(dá)305MPa和15.8%,比未添加Zr時(shí)分別高出6.3%和19.7%,拉伸斷口韌窩細(xì)小均勻且最深,彎曲試樣無裂紋產(chǎn)生,焊接接頭的耐腐蝕性能也較好;同時(shí),適量Zr的添加還能有效抑制接頭軟化,顯著提高焊縫的顯微硬度。當(dāng)Zr的添加量達(dá)到0.2wt.%后,ER5356焊絲及焊接接頭的抗拉性能下降明顯,焊絲表面硬度不均性加劇,機(jī)械刮削后表面質(zhì)量變差,焊接電流、電壓波動(dòng)較大,焊接接頭的耐腐蝕性能也開始下降,可見過多的Zr對ER5356焊絲及焊接接頭的性能并無益處。
【關(guān)鍵詞】：ER5356焊絲 5083焊接接頭 Si Zr 顯微組織 力學(xué)性能 耐腐蝕性能
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG422.3;TG407
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-27
• 1.1 引言12-13
• 1.2 鋁合金材料發(fā)展概況13-17
• 1.2.1 鋁合金結(jié)構(gòu)材料發(fā)展概況13-16
• 1.2.2 鋁合金焊絲發(fā)展概況16-17
• 1.3 ER5356焊絲及5083鋁合金研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3.1 ER5356焊絲研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 5083鋁合金研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4 ER5356焊絲與鋁合金試板的焊接匹配性問題20-22
• 1.5 鋁合金焊接時(shí)易產(chǎn)生的主要問題22-26
• 1.5.1 鋁合金常用焊接方法22-24
• 1.5.2 鋁合金焊接中存在的問題24-26
• 1.6 選題依據(jù)和研究內(nèi)容26-27
• 第二章 試驗(yàn)方法與技術(shù)路線27-37
• 2.1 研究技術(shù)路線27-28
• 2.2 ER5356焊絲合金成分設(shè)計(jì)28-29
• 2.3 ER5356鋁合金除氫工藝優(yōu)化29-30
• 2.4 ER5356焊絲加工工藝優(yōu)化及性能測試30-33
• 2.4.1 ER5356焊絲加工工藝優(yōu)化30-32
• 2.4.2 焊絲表面質(zhì)量檢驗(yàn)32
• 2.4.3 焊絲松弛直徑和彈性翹距檢驗(yàn)32
• 2.4.4 焊絲力學(xué)性能測試32-33
• 2.5 焊接接頭的制備及其性能測試33-36
• 2.5.1 5083鋁合金焊接接頭的制備33-34
• 2.5.2 焊接接頭力學(xué)性能測試34-35
• 2.5.3 焊接接頭耐腐蝕性能測試35-36
• 2.6 焊絲及焊接接頭組織分析36-37
• 2.6.1 顯微組織分析36
• 2.6.2 斷口掃描及能譜分析36-37
• 第三章 Si對ER5356焊絲組織及性能的影響37-44
• 3.1 引言37
• 3.2 Si對ER5356焊絲鑄態(tài)合金顯微組織的影響37-39
• 3.3 Si對ER5356焊絲力學(xué)性能的影響39-42
• 3.3.1 Si對ER5356焊絲抗拉性能的影響39-41
• 3.3.2 Si對ER5356焊絲顯微硬度的影響41-42
• 3.4 Si對ER5356焊絲機(jī)械刮削后表面質(zhì)量的影響42-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第四章 Zr對ER5356焊絲組織及性能的影響44-50
• 4.1 引言44
• 4.2 Zr對ER5356焊絲鑄態(tài)合金顯微組織的影響44-46
• 4.3 Zr對ER5356焊絲力學(xué)性能的影響46-48
• 4.3.1 Zr對ER5356焊絲抗拉性能的影響46-47
• 4.3.2 Zr對ER5356焊絲顯微硬度的影響47-48
• 4.4 Zr對ER5356焊絲機(jī)械刮削后表面質(zhì)量的影響48-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第五章 Si、Zr對5083鋁合金焊接接頭的影響50-68
• 5.1 引言50
• 5.2 Si對5083鋁合金焊接接頭的影響50-55
• 5.2.1 焊接電流、電壓波動(dòng)情況50-51
• 5.2.2 Si對5083鋁合金焊縫顯微組織的影響51-53
• 5.2.3 Si對5083鋁合金焊接接頭力學(xué)性能的影響53-54
• 5.2.4 Si對5083鋁合金焊接接頭拉伸斷口形貌的影響54-55
• 5.3 Zr對5083鋁合金焊接接頭的影響55-66
• 5.3.1 焊接電流、電壓波動(dòng)情況55-56
• 5.3.2 Zr對5083鋁合金焊縫顯微組織的影響56-59
• 5.3.3 Zr對5083鋁合金焊接接頭力學(xué)性能的影響59-62
• 5.3.4 Zr對5083鋁合金焊接接頭拉伸斷口形貌的影響62-64
• 5.3.5 耐腐蝕性試驗(yàn)64-66
• 5.4 本章小結(jié)66-68
• 第六章 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-75
• 致謝75-76
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1096102