Sr、Mg及热处理对Al-Si铝合金焊丝堆焊层耐磨性的影响

发布时间：2019-09-20 07:06

【摘要】：为了提高4043铝合金焊丝堆焊层的耐磨性,在传统4043铝合金焊丝成分基础上,添加Mg与变质剂Sr,对Al-Si-Mg-Sr合金焊丝焊后堆焊层进行热处理,研究了Mg、Sr以及热处理工艺对焊丝焊后堆焊层耐磨性的影响。结果表明,在4043铝合金焊丝中添加变质剂Sr可以改变堆焊层组织中共晶硅颗粒的形态;Mg可以为堆焊组织增加强化相Mg2Si;合理的热处理工艺可以球化共晶硅颗粒,增强共晶硅颗粒与基体的结合能力;三者的共同作用可以显著提高焊丝堆焊层的耐磨性。
【图文】：

堆焊层,焊丝

第5期徐振等：Sr、Mg及热处理对Al-Si铝合金焊丝堆焊层耐磨性的影响·1265·使用机械打磨抛光。使用LeicaDMI5000M光学金相显微镜进行金相组织观察。采用JSM-6700F场发射扫描电子显微镜观察试样的显微组织，结合能谱仪分析进行相的成分分析。使用SHIMADZUSSX-550扫描电子显微镜观察堆焊试样摩擦磨损试验后的表面形貌特征。使用452-SVD自动转塔数显维氏硬度计测量堆焊层显微硬度。2实验结果2.1焊丝堆焊层显微组织与力学性能2.1.1显微组织图1所示为3种铝合金焊丝焊后堆焊层的金相显微组织。可以看出，合金组织均主要由α-Al基体和共晶硅组成，以非平衡共晶相的形式存在。未添加变质剂Sr的共晶硅组织均为针状，尺寸粗大。随着变质剂Sr的加入，合金中共晶硅的形貌发生了巨大变化，由粗大的针状转变为细小的纤维状。α-Al相和共晶硅的界限变得十分清晰，共晶相的分布更加均匀。图2所示为场发射扫描电子显微镜下观察到的β-Fe（Al5FeSi）相形貌。可以看出，Al-Si焊丝堆焊层组织中的针状共晶硅之间存在粗大的β-Fe（Al5FeSi）相（图2a）。而添加Sr后，粗大的β-Fe（Al5FeSi）相得到明显细化（图2b）。2.1.2力学性能图3所示为3种铝合金焊丝堆焊层的硬度测量结果。可以看出，添加Sr和Mg后，堆焊层硬度提高明显。Sr和Mg同时添加的焊丝堆焊层硬度最大，HV硬度可达到727MPa。摩擦系数和磨损量是摩擦磨损试验中衡量金属耐磨性优劣的一个重要参数。通常来说，同等试验条件下，材料摩擦系数和磨损量越小，其耐磨性越好。表2为堆焊层摩擦磨损试验摩擦系数与磨损量的汇总表。可以看出，添加Sr和Mg后，堆焊层的摩擦系数和磨损量明显下降，其中同时添加Sr和Mg的焊丝堆图1堆焊层的金相显微组织Fig.1OMmicrostructuresofthesurfa

能谱图,扫描电子显微镜,能谱,堆焊层

描电子显微镜观察堆焊试样摩擦磨损试验后的表面形貌特征。使用452-SVD自动转塔数显维氏硬度计测量堆焊层显微硬度。2实验结果2.1焊丝堆焊层显微组织与力学性能2.1.1显微组织图1所示为3种铝合金焊丝焊后堆焊层的金相显微组织。可以看出，合金组织均主要由α-Al基体和共晶硅组成，以非平衡共晶相的形式存在。未添加变质剂Sr的共晶硅组织均为针状，尺寸粗大。随着变质剂Sr的加入，合金中共晶硅的形貌发生了巨大变化，由粗大的针状转变为细小的纤维状。α-Al相和共晶硅的界限变得十分清晰，共晶相的分布更加均匀。图2所示为场发射扫描电子显微镜下观察到的β-Fe（Al5FeSi）相形貌。可以看出，Al-Si焊丝堆焊层组织中的针状共晶硅之间存在粗大的β-Fe（Al5FeSi）相（图2a）。而添加Sr后，粗大的β-Fe（Al5FeSi）相得到明显细化（图2b）。2.1.2力学性能图3所示为3种铝合金焊丝堆焊层的硬度测量结果。可以看出，添加Sr和Mg后，堆焊层硬度提高明显。Sr和Mg同时添加的焊丝堆焊层硬度最大，HV硬度可达到727MPa。摩擦系数和磨损量是摩擦磨损试验中衡量金属耐磨性优劣的一个重要参数。通常来说，同等试验条件下，材料摩擦系数和磨损量越小，其耐磨性越好。表2为堆焊层摩擦磨损试验摩擦系数与磨损量的汇总表。可以看出，，添加Sr和Mg后，堆焊层的摩擦系数和磨损量明显下降，其中同时添加Sr和Mg的焊丝堆图1堆焊层的金相显微组织Fig.1OMmicrostructuresofthesurfacinglayers:(a)1#,(b)2#,and(c)3#图2扫描电子显微镜下观察到的β-Fe(Al5FeSi)相及EDS能谱Fig.2SEMimagesandEDSspectraofβ-Fe(Al5FeSi):(a,b)1#;(c,d)2#焊层摩擦系数和磨损量最校图4所示为3种铝合金焊丝堆焊层摩擦磨损试验后的表面磨损形貌。可以看?
【作者单位】：东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室;华晨汽车集团控股有限公司;
【基金】：中央高校基本科研业务费项目(N120309002,N130709001)
【分类号】：TG166.3;TG455

【参考文献】