高強鋁合金TIG和MIG焊接接頭組織與耐腐蝕性能的研究
發(fā)布時間：2022-01-16 11:59
為研究不同焊接形式對高強鋁合金焊接接頭組織與耐蝕性能的影響,本文采用金相組織觀察、力學性能測試、電化學測試及失重試驗研究了手工TIG、半自動MIG和機器人MIG三種焊接方式的高強鋁合金焊接接頭組織與耐蝕性能。結(jié)果表明,焊核區(qū)受熱輸入的影響使組織晶粒粗大,導致材料的硬度下降,其中半自動MIG焊核區(qū)的晶粒相比于其他兩種焊接方式的細小。熱影響區(qū)由于受到熱循環(huán)的作用,晶粒長大,硬度相比于母材有所降低。熱影響區(qū)的腐蝕電位按照半自動MIG、手工TIG和機器人MIG的順序依次降低,焊核區(qū)的腐蝕電位按手工TIG、半自動MIG和機器人MIG的順序依次下降。焊核區(qū)主要發(fā)生點蝕和晶間腐蝕。
【文章來源】：熱加工工藝. 2020,49(13)北大核心
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
焊接接頭硬度曲線
圖3(a）為不同焊接形式的焊接接頭在5%NaCl溶液中的極化曲線。通過圖3(a）發(fā)現(xiàn)，母材與焊接接頭的其他區(qū)域的極化曲線相差比較大，曲線的傾斜程度較大，傾斜程度表示極化程度，曲線的傾斜程度越大，極化程度就越大，電極過程越難進行，材料的耐蝕性越高，因此母材的耐蝕性要高于其他焊接接頭部位。圖3(b）為焊接接頭不同區(qū)域腐蝕電位的變化曲線，母材的腐蝕電位略高，說明母材發(fā)生腐蝕反應的趨勢小于其他區(qū)域，對于不同焊接形式的同一焊接區(qū)域，熱影響區(qū)的腐蝕電位按照半自動MIG、手工TIG和機器人MIG的順序依次降低，焊核區(qū)的腐蝕電位按手工TIG、半自動MIG和機器人MIG的順序依次下降。將不同焊接形式的焊接接頭放入5%NaCl溶液中在室溫下浸泡360h，對腐蝕前后的試樣進行稱重，計算出腐蝕前后的質(zhì)量變化，得出如圖3(c）不同焊接形式焊接接頭的腐蝕速率與腐蝕電流密度散點圖，焊接母材的腐蝕電流密度為0.0665 mA/cm2，平均腐蝕速率為0.7216×10-3g/(m2·h)，相比于焊接接頭的其他區(qū)域耐蝕性高。因為在焊接過程中焊縫金屬熔化重新凝固，導致接頭區(qū)域的組織和成分發(fā)生明顯的變化以及產(chǎn)生部分的缺陷，例如夾渣、氣孔、組織分布不均等，溶液中的Cl-首先吸附在缺陷位置，優(yōu)先發(fā)生腐蝕形成陽極區(qū)，而未被腐蝕的區(qū)域為陰極區(qū)，這種大陰極小陽極更加促進材料的腐蝕，因而導致焊核區(qū)域的腐蝕速度較大。對手工TIG、半自動MIG和機器人MIG熱影響區(qū)的腐蝕電流密度進行對比，分別為0.183 mA/cm2、0.216 m A/cm2、0.148 mA/cm2，熱影響區(qū)的腐蝕速率大小為機器人MIG<手工TIG<半自動MIG。對材料的腐蝕形貌進行觀察發(fā)現(xiàn)，焊核區(qū)主要發(fā)生的是點蝕和晶間腐蝕（圖4(a））。產(chǎn)生晶間腐蝕的主要原因是在焊接過程中，焊核金屬熔化發(fā)生再結(jié)晶，在晶界析出Mg Zn2相，此外雜質(zhì)原子也易在晶界區(qū)偏析，導致晶界、晶界附近及晶粒中心存在電位差，研究發(fā)現(xiàn)晶界的電位低于其他部位[4]，這種化學不均勻性使晶界與晶粒本身的活性不同，晶界的活化性高，在微電池里成為陽極，優(yōu)先發(fā)生溶解。圖4(b）為鋁合金晶界分布示意圖。沿晶界連續(xù)分布的富鋅相不斷發(fā)生電化學反應而溶解，導致晶界成為腐蝕的陽極活性通道，使腐蝕不斷向金屬內(nèi)部發(fā)展，引起晶間腐蝕。晶間腐蝕能夠?qū)е潞附咏宇^硬度的降低，降低晶界之間的結(jié)合能[5-6]，使材料的強度和塑性性能減小。
圖4(c）為鋁合金點蝕示意圖。鋁合金發(fā)生點蝕主要是由于材料表面的鈍化膜遭到破壞而導致的，溶液中含有大量的Cl-，活性高，與鋁合金表面的氧化膜發(fā)生反應，使氧化膜減薄、破裂，金屬基體暴露在溶液中，溶液中的Cl-促進金屬基體的局部溶解，即：Al→Al3++3e-
【參考文獻】：
期刊論文
[1]7A52鋁合金MIG焊焊接接頭顯微組織與性能研究[J]. 章友誼,劉華,朱小兵. 熱加工工藝. 2013(19)
[2]焊接熱輸入對高強鋁合金接頭組織和性能的影響[J]. 彭云,許良紅,田志凌,張曉牧. 焊接學報. 2008(02)
[3]軋制變形對7A55鋁合金晶間腐蝕的淬火敏感性的影響[J]. 張翀,張新明,劉勝膽,朱航飛. 礦冶工程. 2007(06)
[4]高速列車車廂用的鋁合金板焊接接頭的組織與性能[J]. 田福泉,付高峰,周傳良,姜瀾. 東北大學學報. 2006(01)
[5]鈧鋯微合金化焊絲焊接頭的組織與性能[J]. 王生,李周,尹志民,周古昕,成建國. 兵器材料科學與工程. 2005(03)
本文編號：3592618
【文章來源】：熱加工工藝. 2020,49(13)北大核心
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
焊接接頭硬度曲線
圖3(a）為不同焊接形式的焊接接頭在5%NaCl溶液中的極化曲線。通過圖3(a）發(fā)現(xiàn)，母材與焊接接頭的其他區(qū)域的極化曲線相差比較大，曲線的傾斜程度較大，傾斜程度表示極化程度，曲線的傾斜程度越大，極化程度就越大，電極過程越難進行，材料的耐蝕性越高，因此母材的耐蝕性要高于其他焊接接頭部位。圖3(b）為焊接接頭不同區(qū)域腐蝕電位的變化曲線，母材的腐蝕電位略高，說明母材發(fā)生腐蝕反應的趨勢小于其他區(qū)域，對于不同焊接形式的同一焊接區(qū)域，熱影響區(qū)的腐蝕電位按照半自動MIG、手工TIG和機器人MIG的順序依次降低，焊核區(qū)的腐蝕電位按手工TIG、半自動MIG和機器人MIG的順序依次下降。將不同焊接形式的焊接接頭放入5%NaCl溶液中在室溫下浸泡360h，對腐蝕前后的試樣進行稱重，計算出腐蝕前后的質(zhì)量變化，得出如圖3(c）不同焊接形式焊接接頭的腐蝕速率與腐蝕電流密度散點圖，焊接母材的腐蝕電流密度為0.0665 mA/cm2，平均腐蝕速率為0.7216×10-3g/(m2·h)，相比于焊接接頭的其他區(qū)域耐蝕性高。因為在焊接過程中焊縫金屬熔化重新凝固，導致接頭區(qū)域的組織和成分發(fā)生明顯的變化以及產(chǎn)生部分的缺陷，例如夾渣、氣孔、組織分布不均等，溶液中的Cl-首先吸附在缺陷位置，優(yōu)先發(fā)生腐蝕形成陽極區(qū)，而未被腐蝕的區(qū)域為陰極區(qū)，這種大陰極小陽極更加促進材料的腐蝕，因而導致焊核區(qū)域的腐蝕速度較大。對手工TIG、半自動MIG和機器人MIG熱影響區(qū)的腐蝕電流密度進行對比，分別為0.183 mA/cm2、0.216 m A/cm2、0.148 mA/cm2，熱影響區(qū)的腐蝕速率大小為機器人MIG<手工TIG<半自動MIG。對材料的腐蝕形貌進行觀察發(fā)現(xiàn)，焊核區(qū)主要發(fā)生的是點蝕和晶間腐蝕（圖4(a））。產(chǎn)生晶間腐蝕的主要原因是在焊接過程中，焊核金屬熔化發(fā)生再結(jié)晶，在晶界析出Mg Zn2相，此外雜質(zhì)原子也易在晶界區(qū)偏析，導致晶界、晶界附近及晶粒中心存在電位差，研究發(fā)現(xiàn)晶界的電位低于其他部位[4]，這種化學不均勻性使晶界與晶粒本身的活性不同，晶界的活化性高，在微電池里成為陽極，優(yōu)先發(fā)生溶解。圖4(b）為鋁合金晶界分布示意圖。沿晶界連續(xù)分布的富鋅相不斷發(fā)生電化學反應而溶解，導致晶界成為腐蝕的陽極活性通道，使腐蝕不斷向金屬內(nèi)部發(fā)展，引起晶間腐蝕。晶間腐蝕能夠?qū)е潞附咏宇^硬度的降低，降低晶界之間的結(jié)合能[5-6]，使材料的強度和塑性性能減小。
圖4(c）為鋁合金點蝕示意圖。鋁合金發(fā)生點蝕主要是由于材料表面的鈍化膜遭到破壞而導致的，溶液中含有大量的Cl-，活性高，與鋁合金表面的氧化膜發(fā)生反應，使氧化膜減薄、破裂，金屬基體暴露在溶液中，溶液中的Cl-促進金屬基體的局部溶解，即：Al→Al3++3e-
【參考文獻】：
期刊論文
[1]7A52鋁合金MIG焊焊接接頭顯微組織與性能研究[J]. 章友誼,劉華,朱小兵. 熱加工工藝. 2013(19)
[2]焊接熱輸入對高強鋁合金接頭組織和性能的影響[J]. 彭云,許良紅,田志凌,張曉牧. 焊接學報. 2008(02)
[3]軋制變形對7A55鋁合金晶間腐蝕的淬火敏感性的影響[J]. 張翀,張新明,劉勝膽,朱航飛. 礦冶工程. 2007(06)
[4]高速列車車廂用的鋁合金板焊接接頭的組織與性能[J]. 田福泉,付高峰,周傳良,姜瀾. 東北大學學報. 2006(01)
[5]鈧鋯微合金化焊絲焊接頭的組織與性能[J]. 王生,李周,尹志民,周古昕,成建國. 兵器材料科學與工程. 2005(03)
本文編號：3592618
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