铝合金7050搅拌摩擦焊接头洋葱环微观组织与力学性能

发布时间：2017-12-19 14:12

  本文关键词：铝合金7050搅拌摩擦焊接头洋葱环微观组织与力学性能　出处：《兰州理工大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：采用搅拌摩擦焊对5 mm厚铝合金7050板材进行对接焊实验。通过改变旋转速度、焊接速度分析焊接工艺参数对洋葱环宏观形貌的影响,观察洋葱环微观组织,探究沉淀相形态和分布对洋葱环微观组织的影响。并结合维氏硬度、抗拉强度实验研究洋葱环微观组织与接头断裂特征之间的关系。实验表明:当采用带有螺纹的圆柱形搅拌针进行焊接时,在焊核区出现近似椭圆形的区域,类似于洋葱的横截面形貌,因此取名“洋葱环”,并且随着焊接参数的变化,洋葱环也发生变化,当v=80mm/min、ω=600r/min,洋葱环清晰,成半圆弧状,关于焊核中心对称,随着转速的增大,单位长度焊接热输入增加,塑性金属的数量增加,流动性增强,使得塑型金属流动不规则,呈紊流态,所以洋葱环逐渐模糊;而当v=40mm/min、ω=800r/min时,洋葱环占据了整个焊核区,而随着焊速的提高,洋葱环逐渐变小,这主要是由于随着焊速逐渐增大,热输入逐渐减少,塑性金属的流动性下降,同时,焊速的增加使得搅拌头在焊核区单位长度停滞的时间减少,从而减少了从上向下沿搅拌头螺纹金属的流动量,故而,使得洋葱环变小。对洋葱环的微观组织进行了分析,发现洋葱环实际上是由大小不均匀的再结晶晶粒组成的,细小的晶粒沿变形方向偏聚形成了弧形的细晶带,就构成了“环”;而相邻两条“环”之间则是由粗大的晶粒组成粗晶带。这主要是由于在焊后冷却过程中重新析出的沉淀相对再结晶晶粒长大过程的阻碍作用形成的,若沉淀相粒子尺寸较大,沉淀相粒子之间的距离较大,再结晶晶粒的长大被促进,沉淀相之间的距离较大时促进再结晶晶粒长大的原因是沉淀相粒子直径较大,数量较少,阻碍晶界运动的作用力就比较小,随着晶界的运动小晶粒逐渐被吞并到相邻的晶粒中,最后就形成大晶粒;而有一部分再结晶晶粒在长大的过程中由于受到沉淀相的钉扎作用,阻碍了晶界了迁移,最终形成了小晶粒,因此在微观条件下看到洋葱环是由粗晶带与细晶带相间构成的。另外,随着旋转速度的提高,洋葱环晶粒逐渐增大,这主要是由于旋转速度的提高,焊核区的峰值温度增加,随着温度的提高晶界的活动性显著增加,而晶界的迁移使得再结晶晶粒发生长大,因此随着旋转速的增加,晶粒尺寸逐渐增大。最后,对洋葱环组织进行不同的时效处理,发现经T6处理后洋葱环晶粒逐渐均匀化,并且晶界上块状的沉淀相长大,形成了长棒状;而经T74处理后沉淀相随着时效温度的提高发生部分溶解,弥散度降低,细小的沉淀相孤立的分布于晶界上。发现FSW接头显微硬度整体呈“W”型,而WNZ硬度分布却呈“锯齿形”,这主要和洋葱环相关,由上可知,洋葱环实际上是由粗晶带与细晶带相间构成的,粗晶带晶粒粗大,并且沉淀相的密度较小,颗粒较大,所以此处硬度较低,而细晶带晶粒细小且沉淀相细小,弥散程度较高,因而此处的硬度较高。在接头中心预制缺口,然后进行拉伸试验,发现裂纹都是沿预制缺口经洋葱环中粗晶晶界扩展,表明环上粗晶带的出现会加速焊核区的裂纹扩展。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG453.9

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本文编号：1308264