高强铝合金TIG和MIG焊接接头组织与耐腐蚀性能的研究

发布时间：2022-01-16 11:59

　　为研究不同焊接形式对高强铝合金焊接接头组织与耐蚀性能的影响,本文采用金相组织观察、力学性能测试、电化学测试及失重试验研究了手工TIG、半自动MIG和机器人MIG三种焊接方式的高强铝合金焊接接头组织与耐蚀性能。结果表明,焊核区受热输入的影响使组织晶粒粗大,导致材料的硬度下降,其中半自动MIG焊核区的晶粒相比于其他两种焊接方式的细小。热影响区由于受到热循环的作用,晶粒长大,硬度相比于母材有所降低。热影响区的腐蚀电位按照半自动MIG、手工TIG和机器人MIG的顺序依次降低,焊核区的腐蚀电位按手工TIG、半自动MIG和机器人MIG的顺序依次下降。焊核区主要发生点蚀和晶间腐蚀。 

【文章来源】：热加工工艺. 2020,49(13)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

焊接接头硬度曲线

图3(a）为不同焊接形式的焊接接头在5%NaCl溶液中的极化曲线。通过图3(a）发现，母材与焊接接头的其他区域的极化曲线相差比较大，曲线的倾斜程度较大，倾斜程度表示极化程度，曲线的倾斜程度越大，极化程度就越大，电极过程越难进行，材料的耐蚀性越高，因此母材的耐蚀性要高于其他焊接接头部位。图3(b）为焊接接头不同区域腐蚀电位的变化曲线，母材的腐蚀电位略高，说明母材发生腐蚀反应的趋势小于其他区域，对于不同焊接形式的同一焊接区域，热影响区的腐蚀电位按照半自动MIG、手工TIG和机器人MIG的顺序依次降低，焊核区的腐蚀电位按手工TIG、半自动MIG和机器人MIG的顺序依次下降。将不同焊接形式的焊接接头放入5%NaCl溶液中在室温下浸泡360h，对腐蚀前后的试样进行称重，计算出腐蚀前后的质量变化，得出如图3(c）不同焊接形式焊接接头的腐蚀速率与腐蚀电流密度散点图，焊接母材的腐蚀电流密度为0.0665 mA/cm2，平均腐蚀速率为0.7216×10-3g/(m2·h)，相比于焊接接头的其他区域耐蚀性高。因为在焊接过程中焊缝金属熔化重新凝固，导致接头区域的组织和成分发生明显的变化以及产生部分的缺陷，例如夹渣、气孔、组织分布不均等，溶液中的Cl-首先吸附在缺陷位置，优先发生腐蚀形成阳极区，而未被腐蚀的区域为阴极区，这种大阴极小阳极更加促进材料的腐蚀，因而导致焊核区域的腐蚀速度较大。对手工TIG、半自动MIG和机器人MIG热影响区的腐蚀电流密度进行对比，分别为0.183 mA/cm2、0.216 m A/cm2、0.148 mA/cm2，热影响区的腐蚀速率大小为机器人MIG<手工TIG<半自动MIG。对材料的腐蚀形貌进行观察发现，焊核区主要发生的是点蚀和晶间腐蚀（图4(a））。产生晶间腐蚀的主要原因是在焊接过程中，焊核金属熔化发生再结晶，在晶界析出Mg Zn2相，此外杂质原子也易在晶界区偏析，导致晶界、晶界附近及晶粒中心存在电位差，研究发现晶界的电位低于其他部位[4]，这种化学不均匀性使晶界与晶粒本身的活性不同，晶界的活化性高，在微电池里成为阳极，优先发生溶解。图4(b）为铝合金晶界分布示意图。沿晶界连续分布的富锌相不断发生电化学反应而溶解，导致晶界成为腐蚀的阳极活性通道，使腐蚀不断向金属内部发展，引起晶间腐蚀。晶间腐蚀能够导致焊接接头硬度的降低，降低晶界之间的结合能[5-6]，使材料的强度和塑性性能减小。

图4(c）为铝合金点蚀示意图。铝合金发生点蚀主要是由于材料表面的钝化膜遭到破坏而导致的，溶液中含有大量的Cl-，活性高，与铝合金表面的氧化膜发生反应，使氧化膜减薄、破裂，金属基体暴露在溶液中，溶液中的Cl-促进金属基体的局部溶解，即：Al→Al3++3e-

【参考文献】：
期刊论文
[1]7A52铝合金MIG焊焊接接头显微组织与性能研究[J]. 章友谊,刘华,朱小兵.  热加工工艺. 2013(19)
[2]焊接热输入对高强铝合金接头组织和性能的影响[J]. 彭云,许良红,田志凌,张晓牧.  焊接学报. 2008(02)
[3]轧制变形对7A55铝合金晶间腐蚀的淬火敏感性的影响[J]. 张翀,张新明,刘胜胆,朱航飞.  矿冶工程. 2007(06)
[4]高速列车车厢用的铝合金板焊接接头的组织与性能[J]. 田福泉,付高峰,周传良,姜澜.  东北大学学报. 2006(01)
[5]钪锆微合金化焊丝焊接头的组织与性能[J]. 王生,李周,尹志民,周古昕,成建国.  兵器材料科学与工程. 2005(03)



本文编号：3592618