喷射成形7055铝合金水下搅拌摩擦焊接头强化机理研究

发布时间：2017-12-12 19:01

  本文关键词：喷射成形7055铝合金水下搅拌摩擦焊接头强化机理研究

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【摘要】：喷射成形7055铝合金以其高强高韧的特性,在航空航天等工业中受到广泛关注,而制约其应用的焊接问题也成为业界的焦点。由于喷射成形工艺的特殊性,使得传统的搅拌摩擦焊已无法满足该种材料的焊接需求。本文通过水下搅拌摩擦焊,在搅拌头旋转速度(S)为1550rpm焊接速度(F)为155mm/min的参数下成功焊接了喷射成形7055铝合金,获得了无缺陷的焊接接头,抗拉强度可达402.48MPa(相当于母材强度的75%),延伸率为1.52%,远优于传统搅拌摩擦焊接头。水下接头硬度值呈对称的“W”形,改善了传统接头硬度分布不均匀,热影响区范围大的缺点。通过SEMEDS、DSC、XRD、TEM等微观分析手段对水下接头与同参数下传统搅拌摩擦焊接头组织进行对比研究。结果表明,相较于传统搅拌摩擦焊接头而言,大温度梯度的水下焊接使接头中黑灰偏聚区减少,EDS分析显示该区域的Mg:Zn≈1:2,与母材相近。通过参考平衡相图,标定了水下接头DSC曲线峰值含义,发现其主要出现G.P.区和Mg-Zn相的变化,通过XRD分析进一步确定了水下接头中的相,其中主要起强化作用的为Mg Zn2和Mg2Zn3,且Mg Zn2数量居多,使接头较大程度上保留了母材的优良性能。TEM检测确定了其主要强化相Mg Zn2与基体有良好的半共格关系,即接头强化效果最优。综上,水下搅拌摩擦焊接头强化机理可归结为通过改变接头冷却方式,获得了强化效果较佳的组织形态,通过沉淀相的共格强化提高接头性能。根据所分析的水冷条件下喷射成形7055铝合金接头强化机理,文章还通过改变焊接参数及改变冷却介质的温度,进一步探究了水下搅拌摩擦焊接头性能调节方式。从改变焊接参数的角度上而言,提高搅拌头旋转速度的的调节方式优于改变焊接速度的调节方式,接头中强化相主要围绕Mg-Zn和Al-Cu相的变化,在高转速+高焊速的参数下可获得综合性能较高的接头;从改变冷却介质温度来说,高温的冷却介质可以更好的保证接头的性能,在高温介质中焊接的接头强度可超过母材强度的85%,延伸率也获得了较大的提高,高温接头的优良性能除了来自强化相Mg Zn2、Mg2Zn3外,还得益于接头中产生的i型Al32(Mg,Zn)49相。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG457.14

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本文编号：1283587