船用5083铝合金板材搅拌摩擦焊技术研究

发布时间：2017-02-28 09:59

  本文关键词：船用5083铝合金板材搅拌摩擦焊技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

《华南理工大学》 2014年

船用5083铝合金板材搅拌摩擦焊技术研究

古宝康  

【摘要】：搅拌摩擦焊(Friction stir welding, FSW)是一种新型的固相连接技术，特别适合铝、镁等轻金属的焊接，具有高效、节能、环保等优点。5083铝合金拥有良好的力学性能、优良的耐腐蚀性和可焊性，被广泛应用于造船业。本文主要研究了3mm厚的5083铝合金搅拌摩擦焊接技术，并研究了不同的焊接工艺对接头成形、组织和力学性能的影响，同时考察了接头的耐腐蚀性能。 通过对5083铝合金的FSW工艺的研究发现，焊接过程中下压量、旋转速度(ω)和焊接速度(v)同时影响接头的成形质量，选择合适的参数组合能够获得表面成形美观、内部致密无缺陷的接头。当搅拌针长度为2.85mm，焊接3mm厚的5083铝合金板材时，合适的下压量为0.05~0.1mm。焊接过程中，增大ω和降低v将使接头热输入量过大，形成飞边。相反，接头热输入量太小，材料不能达到充分的热塑性状态，接头易形成隧道型孔洞缺陷。当ω为800rpm时，v在60~150mm/min时可获得致密的接头，当ω为1500rpm时，v的合适范围是60~300mm/min。 研究了5083铝合金FSW焊接参数对接头组织与力学性能影响。观察5083铝合金FSW接头的微观组织可以发现，从接头中心到两边分别为搅拌区、热机影响区、热影响区和母材区，其中搅拌区发生动态再结晶产生细小的等轴晶，可以观察到典型的“洋葱环”结构。固定ω不变，搅拌区晶粒平均尺寸随着v的增大而减小，在800rpm，300mm/min条件下，搅拌区的平均晶粒尺寸为4.3μm。由于晶粒细化，搅拌区的硬度值比母材高，为85HV。在800rpm条件下，当焊接速度为60mm/min时，获得的接头抗拉强度为316MPa，，断后伸长率为21.2%，接头的断裂机制为韧脆混合型断裂；焊接速度为250mm/min和300mm/min时，由于接头存在宏观孔洞缺陷，接头性能显著下降。在77K温度环境下，接头抗拉强度为403MPa，断后伸长率为33.5%，通过观察断口形貌可以发现，接头断裂形式为韧性断裂。 考察了5083铝合金搅拌摩擦焊接头与母材的耐腐蚀性能，焊缝的耐蚀性能比母材好。在3.5wt%NaCl溶液浸泡试验中，5083铝合金FSW接头与母材腐蚀速率相当。在中性盐雾腐蚀试验环境中，试样的腐蚀失重随测试时间增长而增加。极化曲线测试结果表明，接头的自腐蚀电位比母材高，由于搅拌区组织与成分均匀化，使接头耐腐蚀性能增强。通过晶间腐蚀测试，接头评级为不敏感，母材内部由于β相呈网状分布，对晶间腐蚀敏感。

【关键词】：
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG453.9
【目录】：

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