Sc、Zr微合金化对5356铝合金焊材组织及焊接性能的影响

发布时间：2021-02-03 22:22

　　为提高5083铝合金焊接接头的力学性能,本实验制备了不同Sc、Zr含量的5356焊丝。使用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、电子探针显微分析仪（EPMA）研究了5356焊材铸锭和5083铝合金焊缝的微观组织,并测试了焊件的硬度和拉伸性能。结果表明:单独添加含量为0.2wt%的Sc与Zr均能有效细化5356合金晶粒,添加Zr的细化效果更好。同时添加Sc与Zr能更进一步细化合金晶粒度,分别添加0.2wt%Sc+0.1wt%Zr、 0.2wt%Zr+0.1wt%Sc时,晶粒尺寸约为29μm,较未添加微量元素合金晶粒尺寸减小约78.5%。0.2 wt%Sc以及0.2 wt%Sc+0.1 wt%Zr焊丝可显著细化焊缝晶粒并提升其力学性能。当使用0.2 wt%Sc+0.1 wt%Zr改性焊丝时,焊缝熔化区平均晶粒尺寸为15μm,是使用未改性焊丝制得熔化区晶粒尺寸（62μm）的24%,抗拉强度为343 MPa,提升15%。 

【文章来源】：热加工工艺. 2020,49(19)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

Sc、Zr微合金化对5356合金金相组织及晶粒尺寸的影响

图2为5356样品的SEM图像，表2为图2中部分第二相的EDS结果。如图2(a）所示：晶界处观察到粗大相和块状相，晶粒中观察到点状颗粒。根据表2中EDS结果，晶界处相被认定为Al6Mn[9]，而点状颗粒被推测为Al8Mg5[12]。合金添加0.2%Sc后，Al6Mn相呈现棒状和叶状。在2#中没有检测到Sc相，这可能是因为Sc的添加量不足以形成初生相。图2(c）显示在晶界处检测到含Zr的颗粒，EDS结果表明该粒子为Al3Zr，这说明在凝固过程中有Al3Zr颗粒在熔体中析出。表2 图2中相应点的EDS结果(原子分数，%)

图2 5356合金SEM图像从图2(d）、（e）中观察到细小的、三角形的和四边形的第二相颗粒，其EDS结果显示该粒子为Al3Sc与Al3Zr。与2#相比，在同时加入Sc和Zr后，含Sc粒子出现在合金中（2#中未发现含Sc相）。图2(f）为图2(e）方框中复合结构的高倍图，使用SEM线扫分析该粒子有“Al3Sc/Al3Zr+α-Al+Al3Sc/Al3Zr”的多层结构，它们也在4#中析出。Zhou[6]等人在Al-Mg-Sc合金中也发现了类似的结构，他们使用原子力显微镜和SEM线扫研究了这些粒子，发现它们是由α-Al和Al3Sc组成的多层结构，而不是仅有Al3Sc相。

【参考文献】：
期刊论文
[1]退火温度对5182铝合金冷轧板显微组织和性能的影响[J]. 张立生.  热加工工艺. 2020(06)
[2]变极性TIG焊电弧燃烧稳定性与恒占空比控制[J]. 刘博,朱志明,杨中宇,符平坡.  焊接学报. 2019(01)



本文编号：3017242