本文關(guān)鍵詞：6xxx系鋁合金焊接接頭熱影響區(qū)的微觀組織與力學(xué)性能

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【摘要】：Al-Mg-Si-(Cu)(6xxx系)合金具有高比強(qiáng)度、良好的成型性能和抗腐蝕性能等優(yōu)點(diǎn),被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)中。尤其是6xxx系鋁合金在成形加工后不易產(chǎn)生回彈,并且具有在噴漆后的烘烤工序中強(qiáng)度和抗凹陷性快速提高的特點(diǎn),而被廣泛地應(yīng)用于汽車(chē)車(chē)身板。焊接是金屬構(gòu)件之間連接的重要方式,焊接過(guò)程是一個(gè)快速的加熱和冷卻過(guò)程。鋁合金板材的焊接,相當(dāng)于對(duì)板材進(jìn)行了一種非等溫的時(shí)效處理,從而改變板材焊接接頭的微觀組織及其力學(xué)性能。因此,本文選擇汽車(chē)車(chē)身及高速列車(chē)上廣泛使用的6xxx系鋁合金,研究焊接熱對(duì)鋁合金局部微觀組織和力學(xué)性能的影響,以及激光焊接過(guò)程對(duì)鋁合金板材局部烘烤硬化性能的影響,同時(shí),采用焊后熱處理工藝來(lái)改善焊接接頭的力學(xué)性能,并對(duì)其微觀組織的演變?cè)敿?xì)表征。主要的結(jié)論如下:(1)焊前T4處理的焊件,靠近母材一側(cè)的熱影響區(qū)硬度在烤漆前出現(xiàn)硬度谷,而在烤漆后變成硬度峰。這是由于在焊接過(guò)程中,該處原本有的團(tuán)簇受焊接熱的影響而轉(zhuǎn)變成GP區(qū),但是由于焊接速度相當(dāng)快,只有一部分的團(tuán)簇向GP區(qū)進(jìn)行轉(zhuǎn)變,而這些GP區(qū)在烤漆過(guò)程中可以作為后續(xù)強(qiáng)化相穩(wěn)定生長(zhǎng)的核,使得烤漆處理后出現(xiàn)硬度峰。焊前T4P處理的焊件,激光焊接過(guò)程大大降低了靠近焊縫的熱影響區(qū)的烤漆硬化能力,這是由于靠近焊縫的熱影響區(qū)在焊接過(guò)程中所經(jīng)歷的熱循環(huán)溫度較高,使得原本存在于基體中的GP區(qū)發(fā)生了溶解。(2)經(jīng)過(guò)焊后單級(jí)熱處理的焊件焊接接頭的力學(xué)性能得到一定的提升,但焊縫處由于在焊接過(guò)程中形成大量的第二相粒子而消耗了大量的溶質(zhì)原子,以致于在后續(xù)時(shí)效過(guò)程中沒(méi)有足夠的溶質(zhì)原子來(lái)形成有效的強(qiáng)化相,因此硬度依然是最低的。焊前欠時(shí)效處理的焊件,熱影響區(qū)在經(jīng)過(guò)焊后熱處理后能完全恢復(fù),而焊前峰值時(shí)效和過(guò)時(shí)效處理的焊件,熱影響區(qū)不能完全恢復(fù),會(huì)出現(xiàn)一個(gè)硬度谷,即軟化區(qū),TEM表征結(jié)果表明,該區(qū)域內(nèi)析出相出現(xiàn)明顯的粗化。(3)通過(guò)EBSD表征發(fā)現(xiàn),在560℃下進(jìn)行固溶0.5h會(huì)使焊縫兩邊熱影響區(qū)出現(xiàn)晶粒異常長(zhǎng)大的現(xiàn)象,而且長(zhǎng)出的晶粒具有單一的取向,但是單一取向的晶粒中還存在少量的未被吞并的小晶粒存在;而在350℃、450℃和500℃下固溶0.5h,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)晶粒異常長(zhǎng)大的現(xiàn)象發(fā)生。這種晶粒異常長(zhǎng)大的現(xiàn)象在560℃固溶處理一定時(shí)間后,在非常短的時(shí)間內(nèi)完成,并且不會(huì)隨著固溶時(shí)間的延長(zhǎng)而繼續(xù)發(fā)生異常長(zhǎng)大。這種晶粒異常長(zhǎng)大的現(xiàn)象與熱影響區(qū)和焊縫的界面有一定的關(guān)系。(4)脈沖MIG焊接Al-Mg-Si與Al-Zn-Mg的異質(zhì)T型焊接接頭Al-Mg-Si一側(cè)的熱影響區(qū)中,出現(xiàn)了硬度顯著下降的區(qū)域,即軟化區(qū),這是因?yàn)樵诤附舆^(guò)程中原本存在于基體中的析出相完全溶解到基體中,溶質(zhì)原子在焊后重新形成了強(qiáng)化效果不好的團(tuán)簇。
【關(guān)鍵詞】：Al-Mg-Si-Cu合金 微觀組織 力學(xué)性能 熱影響區(qū) 析出相 晶粒 異常長(zhǎng)大
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG407
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 第1章 緒論15-27
• 1.1 鋁合金的焊接特性及常用的焊接方法15-18
• 1.1.1 鋁合金的焊接特性15-16
• 1.1.2 鋁合金常用的焊接方法16
• 1.1.3 鋁合金激光焊接的優(yōu)點(diǎn)及存在的問(wèn)題16-18
• 1.2 6xxx系鋁合金的概述18-22
• 1.2.1 鋁及鋁合金的基本性質(zhì)及分類(lèi)18-19
• 1.2.2 6xxx鋁合金的基本屬性19
• 1.2.3 6xxx鋁合金在交通工具上的應(yīng)用19-22
• 1.3 6xxx系鋁合金的析出強(qiáng)化機(jī)制22-24
• 1.3.1 6xxx系鋁合金的強(qiáng)化機(jī)理22
• 1.3.2 6xxx系鋁合金的時(shí)效析出序列22-24
• 1.4 鋁合金焊接接頭力學(xué)性能和微觀組織關(guān)系的研究現(xiàn)狀24-25
• 1.5 本文的研究目的和主要內(nèi)容25-27
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料和方法27-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料的制備和熱處理工藝27-28
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)合金的制備27
• 2.1.2 焊接樣品的焊前處理27-28
• 2.1.3 焊件的焊后熱處理28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法28-31
• 2.2.1 激光焊接實(shí)驗(yàn)28-29
• 2.2.2 焊接接頭的力學(xué)性能測(cè)試29
• 2.2.3 焊接接頭的微觀組織表征29-31
• 第3章 車(chē)身板用Al-Mg-Si-Cu合金激光焊接接頭析出相轉(zhuǎn)變的研究31-47
• 3.1 焊件烤漆前后的硬度分布32-33
• 3.2 焊件烤漆前后的的拉伸測(cè)試33
• 3.3 焊接熱循環(huán)的模擬33-34
• 3.4 焊接接頭的掃描電鏡和EBSD表征34-35
• 3.5 焊縫處第二相粒子的分析35-36
• 3.6 焊接接頭的TEM表征36-40
• 3.6.1 焊前T4P處理的焊接接頭的TEM表征36-38
• 3.6.2 焊前T4處理的焊接接頭的TEM表征38-40
• 3.6.3 焊接接頭烤漆處理后析出相尺寸的統(tǒng)計(jì)40
• 3.7 分析討論40-44
• 3.7.1 母材(BM)40-41
• 3.7.2 焊縫(FZ)41-42
• 3.7.3 熱影響區(qū) 1(HAZ1)42-43
• 3.7.4 熱影響區(qū) 2(HAZ2)43-44
• 3.8 焊接接頭各區(qū)域析出相轉(zhuǎn)變示意圖44-46
• 3.9 本章小結(jié)46-47
• 第4章 焊后熱處理對(duì)Al-Mg-Si-Cu合金激光焊接接頭微觀組織和力學(xué)性能的影響47-56
• 4.1 焊接接頭的硬度分布48-49
• 4.2 焊接接頭的拉伸性能49-50
• 4.3 EBSD表征和第二相顆粒觀察與分析50-52
• 4.3.1 EBSD表征50
• 4.3.2 焊縫處第二相顆粒50-52
• 4.4 強(qiáng)化析出相特征52-54
• 4.5 本章小結(jié)54-56
• 第5章 Al-Mg-Si-Cu合金激光焊接接頭晶粒在固溶處理過(guò)程中穩(wěn)定性的探究56-65
• 5.1 硬度分布56-57
• 5.2 固溶前后的EBSD表征57-58
• 5.3 固溶溫度對(duì)Al-Mg-Si-Cu合金激光焊接接頭晶粒穩(wěn)定性的影響58-60
• 5.4 固溶時(shí)間對(duì) Al-Mg-Si-Cu 合金激光焊接接頭晶粒穩(wěn)定性的影響60-62
• 5.5 焊件尺寸對(duì) Al-Mg-Si-Cu 合金激光焊接接頭晶粒穩(wěn)定性的影響62-63
• 5.6 焊縫和熱影響區(qū)的界面對(duì) Al-Mg-Si-Cu 合金激光焊接接頭晶粒穩(wěn)定性的影響63
• 5.7 本章小結(jié)63-65
• 第6章 6xxx系鋁合金MIG焊焊接接頭熱影響區(qū)微觀組織和力學(xué)性性能的關(guān)系研究65-71
• 6.1 焊接接頭硬度分布65-67
• 6.2 EBSD表征分析67
• 6.3 軟化區(qū)中第二相表征67-68
• 6.4 軟化區(qū)中TEM表征68-69
• 6.5 本章小結(jié)69-71
• 結(jié)論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-81
• 致謝81-82
• 附錄A (攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文)82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1128657