7075鋁合金是一種Al-Zn-Mg-Cu高強(qiáng)鋁合金,同時也是一種典型的可時效強(qiáng)化鋁合金,其具有比強(qiáng)度高、斷裂韌性好、優(yōu)良的抗低周疲勞性能和焊接性能等特點(diǎn),是航空航天、建筑、軍用設(shè)施的主要焊接結(jié)構(gòu)材料。光纖激光焊與傳統(tǒng)焊接方法相比具有焊接速度快、成形的焊縫寬度小、晶粒細(xì)小、焊件變形小等特點(diǎn)。但是,采用光釬激光焊接鋁合金時仍然存在接頭軟化問題。制定良好的熱處理工藝,可以改善7075鋁合金焊接軟化問題。以3mm厚的7075鋁合金為研究對象,采用YLS-10000光纖激光器對其進(jìn)行焊接。首先通過自熔焊確定一個理想的焊接熱輸入范圍,在此基礎(chǔ)上,以接頭抗拉強(qiáng)度大小作為衡量依據(jù),通過正交試驗(yàn)確定了對接焊最優(yōu)的焊接參數(shù)組合,即激光功率為3.2kW、焊接速度38mm/s、離焦量為-1mm。通過極差分析方法最終確定的焊接參數(shù)對接頭抗拉強(qiáng)度的影響程度從大到小依次為離焦量激光功率焊接速度,此焊接參數(shù)組合下接頭抗拉強(qiáng)度為336MPa,接頭強(qiáng)度系數(shù)達(dá)到60%,接頭斷裂形式為韌脆混合斷裂。利用獲得的較優(yōu)焊接參數(shù)組合,在460℃、470℃、480℃、490℃、500℃固溶溫度,30min、60min、90min、120min、150min固溶時間下進(jìn)行固溶處理,發(fā)現(xiàn)母材與焊縫中心的顯微硬度變化規(guī)律基本相同。隨固溶溫度的升高,顯微硬度達(dá)到峰值的時間變短,母材在490℃×60min時顯微硬度達(dá)到最大值(182HV),焊縫在470℃×60min時顯微硬度達(dá)到最大值(177.6HV)�？估瓘�(qiáng)度在470℃時明顯好于其它溫度下的抗拉強(qiáng)度。通過金相觀察和SEM確定470℃×60min組織中第二相分布均勻、數(shù)量多且細(xì)小,不同形狀第二相主要有MgZn_2和Al_2Mg_3Zn_3。通過力學(xué)性能和顯微組織可以確定470℃×60min是7075鋁合金光纖激光焊較優(yōu)的固溶處理制度。通過獲得的較優(yōu)固溶處理制度,在100℃、120℃、140℃、160℃、180℃時效溫度,0h~34h進(jìn)行單級時效處理,發(fā)現(xiàn)母材與焊縫中心的顯微硬度變化規(guī)律基本相同。通過金相觀察和SEM確定120℃×24h組織中第二相分布均勻、數(shù)量多且細(xì)小,不同形狀第二相主要是Al_2Mg_3Zn_3。通過力學(xué)性能和顯微組織可以確定120℃×24h是7075鋁合金光纖激光焊較優(yōu)的時效處理制度。通過固溶處理和時效處理確定最終較優(yōu)的熱處理制度為470℃×60min+120℃×24h,在此熱處理制度下接頭強(qiáng)度系數(shù)可以提高25%左右。
【學(xué)位單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG457.14;TG166.3
【部分圖文】：

技術(shù)路線

第二章 試驗(yàn)材料及方法2.3.3 掃描電鏡（SEM）顯微組織觀察通過掃描電鏡對焊縫中心和母材顯微組織形貌進(jìn)行觀察，確定第二相的分布、尺寸大小和形態(tài)；利用能譜分析不同形狀第二相組成成分，確定強(qiáng)化相的組成。在拉伸試驗(yàn)中觀察焊縫中心拉伸斷口形貌并進(jìn)行分析，確定斷口失效形式。2.4 力學(xué)性能測試2.4.1 拉伸試驗(yàn)拉伸試樣參照國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行制備，拉伸試件尺寸如圖 2-2 所示因此，本試驗(yàn)將在電子萬能試驗(yàn)機(jī) WDW-200 型上，對 3mm 厚的 7075 鋁合金光纖激光焊接頭進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，每組試驗(yàn) 5 個拉伸試件，去除其中抗拉強(qiáng)度數(shù)值極大和極小的兩個，其余三個取平均值作為拉伸試驗(yàn)結(jié)果。

圖 2-2 拉伸試樣尺寸（單位 mm）Fig.2-2 Tensile specimen size（unit：mm）微硬度試驗(yàn)采用維氏硬度計HVS-30Z/LCD對焊接接頭熱處理前后顯微硬顯微硬度以焊縫中心為原點(diǎn)，每點(diǎn)相距 0.2mm，依次向焊縫中母材，試驗(yàn)加載載荷為 200gf，加載時間 10s，顯微硬度測試
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2861543