Ti、Zr微合金化焊丝对2A12铝合金焊缝组织及性能的影响

发布时间：2017-10-16 06:07

  本文关键词：Ti、Zr微合金化焊丝对2A12铝合金焊缝组织及性能的影响

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【摘要】：2A12铝合金具有良好的综合力学性能,广泛地应用于航空航天、雷达天线、交通运输等工业中。然而2A12铝合金熔焊时不仅易产生热裂纹,而且焊缝强度低、塑性差。晶粒细化是提高焊接接头强度和塑性,改善接头综合力学性能重要的方法之一。目前普遍的方法是添加孕育剂来细化焊缝的组织。本文首先通过向铝铜合金中分别单独及复合添加Ti、Zr元素,对合金显微组织及性能进行了分析。然后以此为参考设计了4种铝铜合金焊丝,采用优化的TIG焊接工艺参数,对2A12铝合金进行焊接。研究不同Ti、Zr含量的焊丝对2A12铝合金焊缝组织及性能的影响。主要取得了以下研究成果:铝铜合金中未添加Ti、Zr元素时,合金组织为粗大的树枝晶;当合金中单独添加0.3%Ti或0.3%Zr时,合金组织有所细化,为细小的等轴晶,晶粒尺寸相比于未添加Ti、Zr的合金显著减小。当复合添加0.1%Ti和0.1%Zr元素时,对组织的细化效果要好于单独添加Ti或Zr元素。当Ti、Zr含量分别为0.3%、0.3%时,进一步细化晶粒,但此时组织中有粗大的析出相且部分发生偏聚,导致合金的抗拉强度有所降低。采用TIG焊对2A12铝合金进行焊接,随着焊接电流的增加,焊缝熔宽及熔深逐渐增加;随着焊缝速度的增加,焊缝熔宽及熔深逐渐减小。当焊接电流为81A、焊接速度为2.27mm/s时,能获得一个良好的焊缝成形。随着焊丝中Ti、Zr含量的增加,焊缝组织逐渐细化,可见Ti、Zr对2A12铝合金焊缝组织复合细化作用是相容的。当焊丝中Ti、Zr含量较少时,Ti、Zr在焊缝中形成Al3Ti,Al3Zr作为焊缝的非均匀形核核心促进组织细化;当焊丝中Ti、Zr含量进一步增加,在焊缝中除形成Al3Ti和Al3Zr外还形成了Al3(Ti,Zr)相粒子充当焊缝的形核核心促进组织细化。当焊丝中Ti为0.248%,Zr为0.244%时,焊缝组织最为细小,对焊缝细化效果最好,接头强度和塑性最高。
【关键词】：2A12铝合金 非均匀形核 组织细化
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG457.14
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 选题依据、目的和意义8-9
• 1.2 铝铜合金焊接研究现状9-10
• 1.3 孕育剂对铝合金焊接接头性能的影响10-11
• 1.4 铝合金孕育剂的研究现状11-13
• 1.5 铝合金的晶粒细化机制13-16
• 1.5.1 简单粒子理论13-15
• 1.5.1.1“碳化物-硼化物”粒子理论13-14
• 1.5.1.2 包晶理论14-15
• 1.5.2 复杂粒子理论15
• 1.5.3 双重形核理论15-16
• 1.6 研究的主要内容16-18
• 第2章 试验材料和试验方法18-24
• 2.1 试验材料18
• 2.2 试验方法18-24
• 2.2.1 试验技术路线18-19
• 2.2.2 试验设备19
• 2.2.3 合金成分设计及熔炼19-20
• 2.2.4 焊接工艺20-21
• 2.2.5 铝铜合金铸锭组织及性能分析21-22
• 2.2.6 焊接接头组织性能分析22-24
• 第3章 焊丝成分的设计24-31
• 3.1 Ti、Zr对铝铜合金显微组织的影响24-28
• 3.2 不同Ti、Zr含量对铝铜合金力学性能的影响28-29
• 3.3 焊丝成分的制定29-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第4章 2A12铝合金TIG焊接工艺研究31-39
• 4.1 焊接工艺参数对焊缝成形的影响31-33
• 4.1.1 焊接电流对焊缝成形的影响31-32
• 4.1.2 焊接速度对焊缝成形的影响32-33
• 4.2 焊接工艺参数对接头组织的影响33-38
• 4.2.1 焊接电流对接头组织的影响33-37
• 4.2.2 焊接速度对接头组织的影响37-38
• 4.3 本章小结38-39
• 第5章 Ti、Zr对 2A12铝合金焊缝组织及性能的影响39-58
• 5.1 不同Ti、Zr含量的Al-Cu合金焊丝显微组织39-41
• 5.2 Ti、Zr对 2A12铝合金焊接接头组织的影响41-50
• 5.2.1 Ti、Zr对 2A12铝合金接头jk截面组织的影响41-44
• 5.2.2 Ti、Zr对 2A12铝合金焊缝表面组织的影响44-50
• 5.3 不同焊丝对接头力学性能的影响50-54
• 5.3.1 不同焊丝对接头显微硬度的影响50-51
• 5.3.2 接头抗拉强度分析51-52
• 5.3.3 不同焊丝焊接接头断裂表面形貌52-53
• 5.3.4 Ti、Zr对 2A12铝合金焊接接头拉伸断.的影响53-54
• 5.4 Al-Cu合金焊丝DSC热分析曲线54-56
• 5.5 2A12铝合金焊缝DSC热分析曲线56-57
• 5.6 本章小结57-58
• 第6章 结论58-59
• 参考文献59-63
• 硕士学位期间发表的学术论文63-64
• 致谢64-65

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