6082超厚板铝合金搅拌摩擦焊接头组织演变与力学性能研究

发布时间：2020-04-25 04:02

【摘要】：6082铝合金具有中等的强度、冲击韧性高、可焊性好等特点,在工业领域得到普遍应用。近年大厚板铝合金在轨道客车上的应用在迅速增加,但采用传统的弧焊技术已难以满足技术和质量要求。搅拌摩擦焊(FSW)是一种固相连接方法,在厚板铝合金连接方面具有独特优势。因此,研究84mm超厚板6082铝合金FSW接头组织及性能有重要意义和使用价值。本文针对84mm厚6082铝合金板材进行FSW双面对接试验,重点研究厚板FSW接头各区域沿厚度方向上的组织结构和力学性能特点,以及焊接工艺参数、热处理工艺对FSW接头组织和力学性能的影响。结果表明,焊核区(WNZ)为等轴晶结构,析出相为点状GP区。随着厚度的增加晶粒尺寸减小、GP区分布集中且尺寸增大;热机械影响区(TMAZ)晶粒同样演变为等轴晶结构,随厚度的增加,晶粒畸变增大,内部存在大量位错和少量点状GP区;热影响区(HAZ)晶粒组织随厚度的增加,再结晶程度逐渐降低,主要沉淀相为黑色棒状β′相。FSW接头中心层硬度呈“V”型分布,接头正反表面及近表面硬度曲线均呈“W”型分布,焊缝硬度最小值出现在两次焊接的重叠区域,强化元素未充分固溶是硬度下降的主要原因;FSW接头拉伸结果表明,表层抗拉强度为209 MPa,中心层强度为180 MPa,随厚度的增加接头抗拉强度下降。接头各层试样断裂位置均发生在前进侧热机械影响区(ATMZA)与HAZ交汇处;FSW接头疲劳循环次数随载荷减小而增加,疲劳断裂主要发生于ATMAZ,第二相粒子剥离是接头ATMAZ疲劳性能下降的主要原因。研究表明,随焊接速度的增加,TMAZ宽度变窄、WNZ晶粒尺寸变小、HAZ再结晶程度降低。此外,接头硬度值、抗拉强度随焊速的增加而降低;随搅拌头旋转速度的增加,WNZ、HAZ晶粒发生粗化、TMAZ宽度增加,导致接头硬度、接头抗拉强度下降。焊前人工时效使TMAZ宽度减小,WNZ、HAZ晶粒尺寸增大。焊前人工时效接头在表面层以及次表层硬度硬度变化趋势与自然时效相同,但硬度升高。而在中心层,焊前经人工时效后接头硬度曲线呈“V”型,但与自然时效时的硬度最低值基本相等。焊前人工时效与自然时效两种热处理条件下FSW接头抗拉强度基本相等,焊前人工时效对提高焊缝质量无明显作用。焊后人工时效后WNZ晶粒尺寸增大,接头表层硬度提高而中心层WNZ下降。FSW接头焊后经人工时效,表层与近表层强度提升,中心层强度值无明显变化,整体上对接头强度的提升有一定作用。
【图文】：

GP区,团簇,自然时效,溶质原子

第 1 章绪论的影响，研究发现经过自然时效再人工时效后，所有自然时效形成的 Mg-Si 共同全部回溶到基体中，这是因为淬火空位降低到人工时效时的平衡浓度，抑制了人效的析出动力。GP 区与 Mg-Si 共同团簇在本质上是一致的，唯一的区别在于溶质原子的数量度。GP 区溶质原子浓度高、尺寸相对较大，因此在 TEM 下能观察到相应的应衬度，如图 1.1（b）。

富铁相,点阵参数,面心立方,析出相

第 1 章绪论过不断消耗 β'相长大，最后沿{100} 析出。β 具有面心立方（CaF2型）结构，其点阵参数为除 Mg2Si 析出相外，还存在粗大的富铁相。相熔点很高，FSW 过程中难以使其溶解。的颗粒，但含量百分比没有发生变化。
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG453.9

【参考文献】