Er微合金化铝镁焊丝焊接接头的组织和性能
发布时间：2021-06-15 14:02
铝合金作为一种大型的结构材料,具有高的比强度、比刚度、良好的耐蚀性以及低密度等优点,现被广泛的应用于航空航天、海洋工程和车辆工程等领域。焊接是一种通过加热使工件局部熔化形成熔池,熔池冷却凝固后使材料（一般为金属）连接在一起的热加工方式。铝合金焊接通常采用铝镁焊丝,例如,ER5183、ER5356和ER5556等。但是这些焊丝焊后很难同时满足高强度和良好的耐蚀性,且焊后热处理在工件上难以实现。因此,对焊丝的开发提出了更高的要求。在铝合金焊丝中添加较为廉价的稀土元素Er,可以改善焊接接头的微观组织、力学性能和耐蚀性,使得微合金化铝合金焊丝逐渐成为近年来研究的热点。本文主要通过铸造和多道次轧制的方式制备了添加不同Er含量的Al-5.5Mg-1Zn和Al-5Mg-0.8Mn焊丝,使用非熔化极惰性气体保护焊（TIG）分别焊接7075-T651和5083-H116铝合金。通过力学性能测试、耐蚀性测试、X射线衍射仪（XRD）、金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等研究了Er对焊接接头的微观组织、力学性能和耐蚀性的影响。为Er微合金化铝镁焊丝提供了理论和实验基础,研究结果表明:（...
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TIG焊工作原理示意图
桂林理工大学硕士学位论文10第2章试验材料及方法2.1试验研究方案本论文的试验方案流程如图2.1所示，使用纯铝和合金元素为原材料，将纯铝在坩埚中700℃熔化；在坩埚中通入氩气保护，依次加入工业纯镁、Al-10Mn、Al-5Er中间合金；使用机械搅拌10分钟；然后进行超声处理；超声完成后升温至750℃，保温10分钟、扒渣，浇铸至预热至350℃的钢模具中得到铝合金棒材，经过均匀化热处理和多道次轧制后酸洗、碱洗、酒精洗、烘干除油得到Al-5.5Mg-1Zn-xEr和Al-5Mg-0.8Mn-xEr焊丝。通过半自动手动填丝TIG焊接7075-T651和5083-H116板材，然后对焊接接头进行OM、SEM、TEM、硬度、拉伸、腐蚀等测试。研究Er微合金化焊丝对7075和5083铝合金焊接接头微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。图2.1实验方案流程图Fig.2.1Flowchartofexperiment2.2实验原材料本实验中用到的硝酸、盐酸、氢氟酸、甲醇、酒精和无砷锌粒均为分析纯；工业纯铝（≥99.94wt%）从百矿铝业采购；高纯氩气纯度为99.999%；99.9wt%的工业纯镁、Al-10Mn和Al-5Er中间合金从湖南稀土院采购；熔炼用坩埚为Al2O3坩埚。其中Al-5Er
桂林理工大学硕士学位论文11中间合金的微观组织如图2.2所示。可以发现Al-5Er中间合金中分布着许多的颗粒，粒径大约在1~3μm。根据XRD测试可知，如图2.2（c）所示，该中间合金含有的物相为α(Al)基体和Al3Er相。图2.3为Al-Er二元合金相图，由图可知，Al-Er二元合金共晶成分约为6%Er，共晶温度约为928K（655°C），因此Al-5Er中间合金为亚共晶合金，组织为α-Al基体和共晶组织，Al3Er相主要存在于共晶组织中。图2.2（a）和（b）Al-5Er中间合金SEM图像；（c）Al-5Er中间合金的XRD图谱Fig.2.2(a)and(b)SEMimagesofAl-5Ermasteralloy,(c)XRDpatternofAl-5Ermasteralloy图2.3铝-铒相图（铝侧）Fig.2.3Al-Erphasediagram(Alend)
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土Er对共晶铝铁合金的变质作用[J]. 梁亚红,史志铭,孙丽,李国伟,王科. 金属热处理. 2019(11)
[2]Zn含量对Al-Zn-Mg-Cu合金挤压棒材耐剥落腐蚀性能的影响[J]. 杨臻珅,刘胜胆,唐建国,叶凌英. 材料研究学报. 2019(08)
[3]焊后热处理对Al-Mg-Zn（-Sc-Zr）合金焊丝焊接7075铝合金焊接接头组织和性能的影响[J]. 熊斯,唐鑫,王春霞,胡清华. 材料导报. 2019(16)
[4]稀土Er对汽车轮毂用A356铝合金组织与性能的影响[J]. 张丽凤,王社则,田博彤. 上海金属. 2019(03)
[5]SiCp/Al-5Mg复合焊丝焊接7075铝合金TIG焊接工艺及接头组织性能分析[J]. 胡清华,张义福,熊斯,唐鑫. 稀有金属. 2019(10)
[6]均匀化退火对5052含Er铝合金显微组织的影响[J]. 张静,唐聪,赵婧婧,左汝林. 稀有金属材料与工程. 2017(11)
[7]TIG焊在铝合金车身维修中的应用[J]. 金星. 环球市场信息导报. 2017(31)
[8]铁元素对铝镁焊料晶间腐蚀的影响[J]. 路全彬,龙伟民,董显,纠永涛,轩庆庆. 表面技术. 2016(05)
[9]微量Er和Cr对超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金再结晶行为和性能的影响[J]. 方华婵,陈学海,陈康华. 粉末冶金材料科学与工程. 2015(05)
[10]铜含量对Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Cr-Yb超强铝合金组织与性能的影响[J]. 黎彦希,陈康华,黄兰萍,徐成福,陈送义. 粉末冶金材料科学与工程. 2014(05)
硕士论文
[1]Zn、Mg含量与热处理工艺对Al-Zn-Mg-（Cu）合金腐蚀特性及微观结构的影响[D]. 谢娟.湖南大学 2015
[2]Sc和Mn、Ti复合微合金化对Al-Mg合金组织与性能的影响[D]. 陈显明.中南大学 2004
本文编号：3231188
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TIG焊工作原理示意图
桂林理工大学硕士学位论文10第2章试验材料及方法2.1试验研究方案本论文的试验方案流程如图2.1所示，使用纯铝和合金元素为原材料，将纯铝在坩埚中700℃熔化；在坩埚中通入氩气保护，依次加入工业纯镁、Al-10Mn、Al-5Er中间合金；使用机械搅拌10分钟；然后进行超声处理；超声完成后升温至750℃，保温10分钟、扒渣，浇铸至预热至350℃的钢模具中得到铝合金棒材，经过均匀化热处理和多道次轧制后酸洗、碱洗、酒精洗、烘干除油得到Al-5.5Mg-1Zn-xEr和Al-5Mg-0.8Mn-xEr焊丝。通过半自动手动填丝TIG焊接7075-T651和5083-H116板材，然后对焊接接头进行OM、SEM、TEM、硬度、拉伸、腐蚀等测试。研究Er微合金化焊丝对7075和5083铝合金焊接接头微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。图2.1实验方案流程图Fig.2.1Flowchartofexperiment2.2实验原材料本实验中用到的硝酸、盐酸、氢氟酸、甲醇、酒精和无砷锌粒均为分析纯；工业纯铝（≥99.94wt%）从百矿铝业采购；高纯氩气纯度为99.999%；99.9wt%的工业纯镁、Al-10Mn和Al-5Er中间合金从湖南稀土院采购；熔炼用坩埚为Al2O3坩埚。其中Al-5Er
桂林理工大学硕士学位论文11中间合金的微观组织如图2.2所示。可以发现Al-5Er中间合金中分布着许多的颗粒，粒径大约在1~3μm。根据XRD测试可知，如图2.2（c）所示，该中间合金含有的物相为α(Al)基体和Al3Er相。图2.3为Al-Er二元合金相图，由图可知，Al-Er二元合金共晶成分约为6%Er，共晶温度约为928K（655°C），因此Al-5Er中间合金为亚共晶合金，组织为α-Al基体和共晶组织，Al3Er相主要存在于共晶组织中。图2.2（a）和（b）Al-5Er中间合金SEM图像；（c）Al-5Er中间合金的XRD图谱Fig.2.2(a)and(b)SEMimagesofAl-5Ermasteralloy,(c)XRDpatternofAl-5Ermasteralloy图2.3铝-铒相图（铝侧）Fig.2.3Al-Erphasediagram(Alend)
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土Er对共晶铝铁合金的变质作用[J]. 梁亚红,史志铭,孙丽,李国伟,王科. 金属热处理. 2019(11)
[2]Zn含量对Al-Zn-Mg-Cu合金挤压棒材耐剥落腐蚀性能的影响[J]. 杨臻珅,刘胜胆,唐建国,叶凌英. 材料研究学报. 2019(08)
[3]焊后热处理对Al-Mg-Zn（-Sc-Zr）合金焊丝焊接7075铝合金焊接接头组织和性能的影响[J]. 熊斯,唐鑫,王春霞,胡清华. 材料导报. 2019(16)
[4]稀土Er对汽车轮毂用A356铝合金组织与性能的影响[J]. 张丽凤,王社则,田博彤. 上海金属. 2019(03)
[5]SiCp/Al-5Mg复合焊丝焊接7075铝合金TIG焊接工艺及接头组织性能分析[J]. 胡清华,张义福,熊斯,唐鑫. 稀有金属. 2019(10)
[6]均匀化退火对5052含Er铝合金显微组织的影响[J]. 张静,唐聪,赵婧婧,左汝林. 稀有金属材料与工程. 2017(11)
[7]TIG焊在铝合金车身维修中的应用[J]. 金星. 环球市场信息导报. 2017(31)
[8]铁元素对铝镁焊料晶间腐蚀的影响[J]. 路全彬,龙伟民,董显,纠永涛,轩庆庆. 表面技术. 2016(05)
[9]微量Er和Cr对超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金再结晶行为和性能的影响[J]. 方华婵,陈学海,陈康华. 粉末冶金材料科学与工程. 2015(05)
[10]铜含量对Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Cr-Yb超强铝合金组织与性能的影响[J]. 黎彦希,陈康华,黄兰萍,徐成福,陈送义. 粉末冶金材料科学与工程. 2014(05)
硕士论文
[1]Zn、Mg含量与热处理工艺对Al-Zn-Mg-（Cu）合金腐蚀特性及微观结构的影响[D]. 谢娟.湖南大学 2015
[2]Sc和Mn、Ti复合微合金化对Al-Mg合金组织与性能的影响[D]. 陈显明.中南大学 2004
本文编号：3231188
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