5A90铝锂合金焊接接头组织及性能研究

发布时间：2017-09-25 02:36

  本文关键词：5A90铝锂合金焊接接头组织及性能研究

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【摘要】：5A90铝锂合金是国产最轻的商业铝合金,具有高比强度、高比刚度和焊接性能好等特点,被誉为“国产1420铝锂合金”,无论在民用还是军工领域都有十分广阔的应用前景,但目前对其焊接工艺的研究工作不多。因此本文分别采用TIG焊和点焊方法,针对2mm厚的5A90铝锂合金进行了焊接接头组织及性能研究,并对几种常见焊接缺陷进行了分析。研究结果表明:通过正交试验找到了铝锂合金点焊的合适的工艺参数范围,当焊接电流45.5kA,焊接时间为4cyc,电极压力为8.55 kN,拉剪力最大值可达7.7 kN。工艺参数对拉剪力的影响皆呈先增大后减少的趋势。通过光学显微镜分析,点焊接头由熔核区、热影响区(HAZ)和母材构成,熔核区主要由胞状树枝晶和等轴晶,而等轴晶区由等轴树枝晶组织、共晶组织和等轴非枝晶组织组成。母材区、热影响区和熔核区的显微硬度依次减小。接头有两种断裂模式:纽扣断裂和结合面断裂,熔核直径在9.56mm以下多为结合面断裂,断口皆为韧-脆性混合断裂。通过大量试验数据,结合SPSS对工艺参数与熔核直径进行了逐步回归分析,得到了最优回归方程:Y=6.784+0.021 X1X2+0.067 X32-0.807 X3。通过大量TIG焊实验,找到了合适的工艺参数范围,当焊接电流为85A、焊接速度为2 mm/s、电弧长度为5mm时,焊缝成形平整美观,接头性能最佳:抗拉强度为207.3 MPa,延伸率为10.3%。工艺参数对抗拉强度和延伸率的影响皆呈先增大后减少的趋势。通过光学显微镜分析,接头组织由焊缝中心的等轴树枝晶组织、柱状枝晶组织和热影响区组成,由于Ti、Zr和活泼金属Li的作用,在铝锂合金接头熔合线附近产生了等轴细晶区(EQZ)。母材区、等轴细晶区、热影响区和焊缝的显微硬度依次减小。分析了TIG焊气孔的形成行为、原因及抑制措施,研究了TIG焊工艺参数对焊缝气孔率的影响和气孔率对接头力学性能的影响,发现气孔对接头断裂形式有很大影响。当气孔尺寸大且密集分布时,断口无收缩现象,以脆性断裂为主,当气孔尺寸小且分布均匀时,断口出现收缩现象,塑性断裂为主,两种断裂形式皆为韧-脆性混合断裂。
【关键词】：铝锂合金 点焊 TIG焊 接头组织 性能
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG407
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 选题的背景及意义9-10
• 1.2 铝锂合金国内外发展历史10-12
• 1.3 铝锂合金的国内外应用情况12-14
• 1.4 铝锂合金焊接性分析14-15
• 1.5 铝锂合金的主要焊接方法及其应用15-18
• 1.6 本文研究的意义和主要内容18-20
• 第2章 实验材料和实验方法20-24
• 2.1 试验材料与设备20-21
• 2.2 试验方法21-24
• 2.2.1 力学性能测试21-22
• 2.2.2 微观组织观察22-23
• 2.2.3 气孔的观察23-24
• 第3章 铝锂合金点焊接头组织及性能研究24-42
• 3.1 铝锂合金电阻点焊最佳工艺参数的确定24-25
• 3.2 铝锂合金点焊工艺参数对拉剪力的影响25-28
• 3.2.1 焊接时间对拉剪力的影响25-26
• 3.2.2 焊接电流对拉剪力的影响26-27
• 3.2.3 焊接压力对拉剪力的影响27-28
• 3.3 建立工艺参数与熔核直径的回归模型28-37
• 3.3.1 多元统计分析和SPSS的相关介绍28-30
• 3.3.2 工艺参数与熔核直径数学模型的优化30-37
• 3.4 断裂形式及断口形貌37-38
• 3.5 显微硬度测试38-39
• 3.6 铝锂合金点焊缺陷研究39-41
• 3.6.1 飞溅39-40
• 3.6.2 缩孔40
• 3.6.3 压痕过深40-41
• 3.7 本章小结41-42
• 第4章 铝锂合金TIG焊接头组织及性能研究42-63
• 4.1 试验准备42-43
• 4.1.1 工艺槽的使用42
• 4.1.2 不等间隙宽度对接42-43
• 4.2 工艺参数对接头抗拉强度和延伸率的影响43-46
• 4.2.1 电流对抗拉强度和延伸率的影响44-45
• 4.2.2 电弧长度对抗拉强度和延伸率的影响45
• 4.2.3 焊接速度对抗拉强度和延伸率的影响45-46
• 4.3 接头组织与性能46-51
• 4.3.1 宏观形貌46-47
• 4.3.2 铝锂合金TIG焊接头组织47-49
• 4.3.3 显微硬度测试49-51
• 4.4 铝锂合金TIG焊工艺参数对气孔率影响51-56
• 4.4.1 焊接电流对气孔率的影响51-53
• 4.4.2 焊接速度对气孔率的影响53-54
• 4.4.3 电弧长度对气孔率的影响54-56
• 4.5 铝锂合金TIG焊焊缝气孔率对力学性能的影响56-59
• 4.5.1 气孔率对抗拉强度、延伸率的影响56-57
• 4.5.2 气孔对接头断裂的影响57-59
• 4.6 铝锂合金TIG焊缺陷研究59-61
• 4.6.1 结晶裂纹59-60
• 4.6.2 焊接角变形60
• 4.6.3 未焊透60-61
• 4.6.4 焊瘤与烧穿61
• 4.7 本章小结61-63
• 第5章 结论63-64
• 参考文献64-67
• 硕士学位期间发表的学术论文67-68
• 致谢68-69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 李张银;方友震;吴贵根;;正交试验设计在点焊参数优化试验中的应用[J];科技创新导报;2008年30期

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本文编号：914892