热处理对7075铝合金光纤激光焊接头组织和性能的影响

发布时间：2020-10-29 22:24

　　 7075铝合金是一种Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金,同时也是一种典型的可时效强化铝合金,其具有比强度高、断裂韧性好、优良的抗低周疲劳性能和焊接性能等特点,是航空航天、建筑、军用设施的主要焊接结构材料。光纤激光焊与传统焊接方法相比具有焊接速度快、成形的焊缝宽度小、晶粒细小、焊件变形小等特点。但是,采用光钎激光焊接铝合金时仍然存在接头软化问题。制定良好的热处理工艺,可以改善7075铝合金焊接软化问题。以3mm厚的7075铝合金为研究对象,采用YLS-10000光纤激光器对其进行焊接。首先通过自熔焊确定一个理想的焊接热输入范围,在此基础上,以接头抗拉强度大小作为衡量依据,通过正交试验确定了对接焊最优的焊接参数组合,即激光功率为3.2kW、焊接速度38mm/s、离焦量为-1mm。通过极差分析方法最终确定的焊接参数对接头抗拉强度的影响程度从大到小依次为离焦量激光功率焊接速度,此焊接参数组合下接头抗拉强度为336MPa,接头强度系数达到60%,接头断裂形式为韧脆混合断裂。利用获得的较优焊接参数组合,在460℃、470℃、480℃、490℃、500℃固溶温度,30min、60min、90min、120min、150min固溶时间下进行固溶处理,发现母材与焊缝中心的显微硬度变化规律基本相同。随固溶温度的升高,显微硬度达到峰值的时间变短,母材在490℃×60min时显微硬度达到最大值(182HV),焊缝在470℃×60min时显微硬度达到最大值(177.6HV)。抗拉强度在470℃时明显好于其它温度下的抗拉强度。通过金相观察和SEM确定470℃×60min组织中第二相分布均匀、数量多且细小,不同形状第二相主要有MgZn_2和Al_2Mg_3Zn_3。通过力学性能和显微组织可以确定470℃×60min是7075铝合金光纤激光焊较优的固溶处理制度。通过获得的较优固溶处理制度,在100℃、120℃、140℃、160℃、180℃时效温度,0h~34h进行单级时效处理,发现母材与焊缝中心的显微硬度变化规律基本相同。通过金相观察和SEM确定120℃×24h组织中第二相分布均匀、数量多且细小,不同形状第二相主要是Al_2Mg_3Zn_3。通过力学性能和显微组织可以确定120℃×24h是7075铝合金光纤激光焊较优的时效处理制度。通过固溶处理和时效处理确定最终较优的热处理制度为470℃×60min+120℃×24h,在此热处理制度下接头强度系数可以提高25%左右。
【学位单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG457.14;TG166.3
【部分图文】：

技术路线

第二章 试验材料及方法2.3.3 扫描电镜（SEM）显微组织观察通过扫描电镜对焊缝中心和母材显微组织形貌进行观察，确定第二相的分布、尺寸大小和形态；利用能谱分析不同形状第二相组成成分，确定强化相的组成。在拉伸试验中观察焊缝中心拉伸断口形貌并进行分析，确定断口失效形式。2.4 力学性能测试2.4.1 拉伸试验拉伸试样参照国标标准试件进行制备，拉伸试件尺寸如图 2-2 所示因此，本试验将在电子万能试验机 WDW-200 型上，对 3mm 厚的 7075 铝合金光纤激光焊接头进行拉伸试验，每组试验 5 个拉伸试件，去除其中抗拉强度数值极大和极小的两个，其余三个取平均值作为拉伸试验结果。

图 2-2 拉伸试样尺寸（单位 mm）Fig.2-2 Tensile specimen size（unit：mm）微硬度试验采用维氏硬度计HVS-30Z/LCD对焊接接头热处理前后显微硬显微硬度以焊缝中心为原点，每点相距 0.2mm，依次向焊缝中母材，试验加载载荷为 200gf，加载时间 10s，显微硬度测试
【参考文献】

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本文编号：2861543