本文關(guān)鍵詞：縱向振動對硬鋁合金TIG焊焊接接頭組織及性能的影響

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【摘要】：硬鋁合金由于具有較高的強度、硬度,較低的密度,在航空航天和軌道交通中應(yīng)用非常廣泛。但是由于其特有的物理性能使其焊接性不佳。當(dāng)采用低強度異質(zhì)焊絲進行焊接時,接頭強度下降得非常明顯。為了提高硬鋁合金焊接接頭的強度,將機械振動引入到硬鋁合金的TIG焊過程中。主要采用拉伸、硬度、金相、X射線衍射、掃描電鏡、能譜和透射電鏡等實驗,對不同工藝參數(shù)下焊接接頭的組織性能進行分析,并研究機械振動對焊縫金屬凝固過程的作用規(guī)律和影響機理。首先,對硬鋁合金TIG焊焊接工藝和焊接材料進行研究。結(jié)果表明,ER4043焊絲為填充金屬的接頭拉伸時基本斷裂在焊縫中心,拉伸斷口中存在韌窩和局部解理區(qū)。在焊接電流I=115A時,接頭抗拉強度σb=285.32MPa,伸長率δ=4.83%,焊縫中心組織為等軸樹枝晶,晶界有較多的共晶Si富集。ER2319焊絲為填充金屬的接頭拉伸時斷裂在焊縫中心,拉伸斷口存在較多韌窩。焊接電流I=110A時,抗拉強度σb=235.05MPa,伸長率δ=6.3%,焊縫中心組織為粗大的柱狀樹枝晶,熔合區(qū)為粗大的柱狀晶,近縫區(qū)組織出現(xiàn)網(wǎng)格狀晶界。焊縫和近縫區(qū)晶界析出相主要是CuAl2。熱影響區(qū)中的過時效區(qū)存在明顯的軟化現(xiàn)象。熱影響區(qū)中的固溶區(qū)經(jīng)自然時效后有沉淀強化相(S′)析出。其次,研究了振幅和頻率對焊接接頭組織與性能的影響。接頭拉伸時基本斷裂在焊縫的熔合區(qū)。接頭拉伸性能隨著振幅(0.03mm-0.06mm)或頻率(30Hz-60Hz)的增加呈先增加,后降低的變化趨勢。在振幅H=0.05mm時,接頭抗拉強度σb=283.31MPa,伸長率δ=5.20%;在頻率F=50Hz時,接頭抗拉強度σb=280.31MPa,伸長率δ=4.96%。振幅和頻率較低時,焊縫中心組織為粗大的等軸樹枝晶和胞狀樹枝晶;振幅和頻率較大時,焊縫中心組織為細小的等軸樹枝晶和胞狀樹枝晶。最后,對振動參數(shù)與硬鋁合金焊接工藝之間的匹配進行了正交實驗優(yōu)化。優(yōu)化后的工藝參數(shù)為:I=110A,H=0.05mm,F=50Hz。優(yōu)化后的接頭抗拉強度σb=289.68MPa,伸長率δ=4.95%。焊縫中心組織為細小的等軸樹枝晶和生長方向與振動方向一致的胞狀樹枝晶。X射線衍射實驗表明,優(yōu)化后的接頭焊縫組織比無振動的接頭焊縫組織更細小。
【關(guān)鍵詞】：硬鋁合金 焊接接頭 組織性能 振動幅度 振動頻率
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG457.14
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 振動焊接12-13
• 1.2.2 振動鑄造13
• 1.2.3 振動時效13
• 1.2.4 鋁合金焊接13-14
• 1.3 課題研究內(nèi)容14-15
• 第2章 實驗材料、設(shè)備及方法15-20
• 2.1 實驗材料15
• 2.2 實驗設(shè)備15-17
• 2.3 工藝參數(shù)17
• 2.4 組織及性能檢測方法17-20
• 2.4.1 接頭取樣原則17-18
• 2.4.2 焊接接頭橫向拉伸實驗18
• 2.4.3 維氏硬度實驗18-19
• 2.4.4 顯微組織分析19-20
• 第3章 硬鋁合金TIG焊焊接工藝及焊接材料20-40
• 3.1 ER4043填充的接頭焊接工藝及組織性能20-31
• 3.1.1 拉伸性能實驗及斷口分析20-22
• 3.1.2 焊縫硬度分析22-25
• 3.1.3 焊縫顯微組織分析25-27
• 3.1.4 X射線衍射實驗與物相分析27-28
• 3.1.5 析出相SEM和EDS分析與元素面掃描實驗28-31
• 3.2 ER2319填充的接頭組織與性能31-38
• 3.2.1 拉伸性能實驗及斷口分析31-32
• 3.2.2 接頭硬度分布及軟化現(xiàn)象32-33
• 3.2.3 接頭顯微組織變化特點33-34
• 3.2.4 X射線衍射實驗與接頭物相分析34-35
• 3.2.5 析出相SEM和EDS分析35-37
• 3.2.6 微觀強化相分析與觀察37-38
• 3.2.7 焊縫組織的強度討論38
• 3.3 本章小結(jié)38-40
• 第4章 縱向振動對硬鋁合金TIG焊焊接接頭組織及性能的作用規(guī)律40-52
• 4.1 振動幅度對接頭組織及性能的影響40-44
• 4.1.1 拉伸性能實驗40-41
• 4.1.2 焊縫硬度分布41-43
• 4.1.3 焊縫中心顯微組織分析43-44
• 4.2 振動頻率對接頭組織及性能的影響44-49
• 4.2.1 拉伸性能實驗44-46
• 4.2.2 焊縫硬度分布46-47
• 4.2.3 焊縫中心顯微組織分析47-49
• 4.3 振動作用機理分析與討論49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-52
• 第5章 振動參數(shù)與硬鋁合金TIG焊焊接工藝匹配及接頭組織性能52-61
• 5.1 正交實驗52-54
• 5.2 極差分析54-57
• 5.3 工藝優(yōu)化及實驗驗證57-58
• 5.4 顯微組織分析58-60
• 5.4.1 接頭截面形貌58
• 5.4.2 金相組織分析58-59
• 5.4.3 X射線衍射實驗與晶粒尺寸分析59-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 第6章 結(jié)論61-62
• 參考文獻62-65
• 在學(xué)研究成果65-66
• 致謝66

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本文編號：648249