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  本文關鍵詞：7A04高強鋁合金攪拌摩擦焊工藝及接頭的組織與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《華南理工大學》 2015年

7A04高強鋁合金攪拌摩擦焊工藝及接頭的組織與性能研究

鄭小茂  

【摘要】：我國自行研制的7A04高強鋁合金具有強度高、熱處理強化效果好等特點,廣泛應用于航空航天、汽車制造等工業(yè)領域。采用傳統(tǒng)熔化焊接方法對其進行連接時,出現(xiàn)焊接缺陷的傾向性較大,接頭強度不高。攪拌摩擦焊(Friction Stir Welding,FSW)作為一種新型的固相連接技術,因其獨特的焊接原理而使之特別適用于鋁、鎂等低熔點金屬的焊接。因此,本文采用攪拌摩擦焊接技術對3mm厚7A04-T6鋁合金擠壓板材進行焊接試驗研究,并對接頭的組織、沉淀相、力學性能及斷口形貌進行了分析;選取最佳焊接工藝參數(shù)的焊接接頭,對其進行焊后熱處理工藝和耐腐蝕性能考察。焊接試驗結果表明,焊接接頭由焊核區(qū)、熱機影響區(qū)、熱影響區(qū)和母材區(qū)組成。焊核區(qū)形成細小等軸再結晶晶粒,沉淀相發(fā)生重溶;熱機影響區(qū)晶粒發(fā)生變形;熱影響區(qū)組織粗化,沉淀相析出并粗化。焊核區(qū)晶粒尺寸隨焊接速度增加或旋轉速度降低而減小。接頭沿橫截面方向硬度分布近似呈W型,母材硬度(約168HV)最高,焊核區(qū)硬度(約145HV)較熱機械影響區(qū)、熱影響區(qū)的硬度高,硬度最小值出現(xiàn)在前進側的熱影響區(qū)。當ω/v在一定范圍內時,接頭硬度值水平相當。隨著焊接速度減小或旋轉速度增加,焊核區(qū)硬度值有略微下降。在攪拌頭旋轉速度為800rpm,焊接速度為120mm/min的情況下,接頭的抗拉強度最高,達到454.2MPa,為母材強度的95%。當ω/v逐漸減小,接頭的抗拉強度先增加而后降低。焊后熱處理試驗表明,不同焊后熱處理工藝對接頭組織與性能有不同的影響。結果表明,人工時效處理未使7A04-T6鋁合金FSW焊核區(qū)晶粒粗化,但沉淀相大量析出,產生過時效,接頭力學性能降低。固溶和T6處理使焊核區(qū)組織發(fā)生異常長大,其中固溶后晶內沉淀相溶于基體,接頭力學性能整體降低,而經T6處理,晶內沉淀相再次彌散析出,強化接頭力學性能。對7A04-O鋁合金FSW接頭進行固溶和T6處理,結果發(fā)現(xiàn),固溶處理后部分熱穩(wěn)定性較好的第二相顆粒分布在粗化的α-Al基體上。接頭經T6熱處理后,焊核區(qū)沉淀相密度有所增大。O態(tài)7A04鋁合金母材平均顯微硬度值為60HV,焊縫區(qū)域顯微硬度值為母材的兩倍。兩種焊后熱處理均提高接頭整體顯微硬度。經固溶處理后接頭抗拉強度上升至440MPa,延伸率為13.0%。T6處理后,抗拉強度達到528MPa,然而其延伸率下降至3.8%。斷口形貌分析表明,母材、焊接態(tài)與固溶態(tài)接頭斷裂模式為韌性斷裂,T6態(tài)接頭為韌性與脆性混合型斷裂模式。7A04-T6鋁合金FSW接頭耐腐蝕性能研究結果表明,焊縫耐蝕性比母材差。開路電位結果表明,母材開路電位最正,熱影響區(qū)與熱機影響區(qū)的開路電位最負,焊核區(qū)的開路電位高于熱影響區(qū)與熱機影響區(qū)。極化曲線測試發(fā)現(xiàn),接頭各區(qū)域自腐蝕電位較母材負,腐蝕電流密度高于母材。EIS測試研究研究表明,母材與接頭各區(qū)域的交流阻抗譜圖由高頻容抗弧和低頻感抗弧組成。母材高頻容抗弧半徑最大,其次是焊核區(qū),熱影響區(qū)與熱機影響區(qū)的最小。中性鹽霧試驗和浸泡試驗均表明,熱影響區(qū)與熱機影響區(qū)是腐蝕最先開始的區(qū)域。對腐蝕產物進行EDS和XRD分析發(fā)現(xiàn),主要腐蝕產物為Al2O3、Al(OH)3和Al Cl3。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG453.9
【目錄】：

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