钛和锆复合作用下2A12铝合金MIG焊焊缝组织细化机制分析

发布时间：2017-09-30 12:00

  本文关键词：钛和锆复合作用下2A12铝合金MIG焊焊缝组织细化机制分析

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【摘要】：2A12属于Al-Cu-Mg系铝合金,是硬铝合金中的典型的一种,具有良好综合的力学性能。广泛的使用于建筑结构、航空航天、交通运输领域里,大量的用来制造飞机上蒙皮、骨架零件、隔框、铆钉、翼肋、翼梁等承力零件。2A12铝合金具有化学性质活波,导热性好,膨胀系数大等特点,在焊接的过程中容易出现焊接变形、表面被氧化,产生焊接热裂纹,焊接接头软化区宽度大,强度低,延展性和疲劳性能差等一系列问题,焊接结构件使用的过程中容易失效破坏,制了该合金焊接结构件广泛应用。为了克服上述缺陷,科研工作者在焊丝中添加孕育剂细化焊缝晶粒,发现添加细化剂的焊缝的力学性能和抗裂性能均有显著的提高。本课题在传统的ER2319焊丝的基础上复合添加不同含量的Ti、Zr元素,研究不同Ti、Zr含量对2A12铝合金MIG焊焊缝组织和性能的影响规律以及Ti、Zr复合细化2A12铝合金焊缝的机理。首先通过正交试验分析不同参数对焊缝成型规律的影响。利用电子万能拉伸机,硬度计对不同焊丝焊缝进行力学性能测试,并且利用光学显微镜(OM),扫描电子显微晶(SEM),透射电子显微镜(TEM)对焊缝微观组织以及第二相粒子进行观察,以及使用X射线衍射仪(XRD),能谱仪(EDS)对焊缝的相组成和焊缝的元素分布进行分析,同时利用示差量热扫描仪(DSC)测量不同焊丝所焊焊缝的熔点,热焓以及形核反应温度,取得了以下研究成果:对焊缝熔宽影响的因素按主到次的排列顺序是:焊接速度,焊接电流,焊接电压,焊丝的种类;对焊缝余高的影响因素按主到次的顺序是:焊接电流、焊丝、焊接电压以及焊接速度。焊接电流为50A,焊接电压为18V,焊接速度为900mm.min-1时焊缝表面成型最好。Ti、Zr元素对2A12铝合金焊缝的细化作用是相容的。随着焊丝中Ti、Zr含量增加,所得焊缝的晶粒组织越细小,焊缝中的α(Al)+θ二元共晶组织由连续的网状分布变为颗粒状弥散分布,同时共晶组织变得细小。当Ti、Zr含量很低时,细化机制为包晶反应机制,即Ti、Zr元素分别先和Al元素反应生成初生的Al3Ti粒子和Al3Zr粒子,在铝熔体结晶的过程中,初生的Al3Ti粒子和Al3Zr粒子充当α(Al)的异质形核核心,发生包晶反应,细化焊缝晶粒组织;当Ti,Zr含量很高时,细化机制包括包晶反应,同时还存在复合粒子-包晶理论,即Al3Zr粒子依附在Al3Ti粒子外层形成复合粒子,铝熔体以复合的粒子为异质形核核心,发生包晶反应,细化焊缝晶粒。
【关键词】：2A12铝合金 MIG焊 孕育剂 细化机制
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG457.14
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-19
• 1.1 选题的依据、目的及意义8-9
• 1.2 2A12铝合金焊接研究现状9
• 1.3 微合金化铝合金焊丝的研究现状9-11
• 1.4 铝合金细化机理研究现状11-14
• 1.5 预实验14-17
• 1.5.1 试验方案及材料14
• 1.5.2 试验结果分析14-17
• 1.6 研究内容17-19
• 第2章 试验条件和研究方法19-25
• 2.1 试验材料19
• 2.2 试验方法19-25
• 2.2.1 试验技术路线19
• 2.2.2 试验设备19-20
• 2.2.3 试验方法20-25
• 第3章 2A12铝合金MIG焊焊接工艺及组织和性能研究25-38
• 3.1 焊接工艺参数对焊缝成型的影响26-33
• 3.1.1 焊接工艺参数对熔宽影响26-30
• 3.1.2 焊接参数对焊缝余高的影响30-33
• 3.2 焊接工艺对焊缝组织的影响33-37
• 3.2.1 焊接工艺参数对焊缝晶粒尺寸的影响33-35
• 3.2.2 工艺参数对焊缝力学性能的影响35-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第4章 不同Ti、Zr含量的焊丝对焊缝组织和性能影响38-53
• 4.1 焊丝的设计38-42
• 4.2 不同Ti、Zr含量的焊丝所焊焊缝金属显微组织42-50
• 4.3 不同Ti、Zr含量对焊缝力学性能的影响50-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第5章 Ti、Zr复合孕育 2A12铝合金细化机制分析53-60
• 5.1 Ti、Zr复合孕育铝铜合金细化效果分析53-54
• 5.2 Ti和Zr元素在铝合金熔体中的分布情况54-56
• 5.3 Ti和Zr元素在铝合金中存在的形式56-57
• 5.4 铝合金的熔点测定57
• 5.5 Ti、Zr复合孕育细化铝合金机理讨论57-59
• 5.6 本章小结59-60
• 第6章 结论60-61
• 参考文献61-65
• 硕士学位期间发表的学术论文65-66
• 致谢66-67

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本文编号：948040