搅拌摩擦焊接过程中组织演变与力学性能研究

摘要

随着交通运输业的发展，能源危机的日益加剧，轻量化技术受到越来越多的关注。铝合金因其密度小、比强度高、耐腐蚀、成型性能优良等特点，广泛运用于列车车体。搅拌摩擦焊可以解决铝合金焊接比较困难的问题。试验采用的6082-T6铝合金由于其良好的焊接性、优良的机械加工性能以及较强的耐腐蚀性能，在交通运输和机械工程行业的应用越来越普遍。
　　本研究对2mm厚的6082-T6铝合金进行搅拌摩擦焊接，焊后采用透射电子显微镜(TEM)对搅拌摩擦焊缝组织进行研究，采用扫描电镜(SEM)分析焊接接头断口形貌，同时结合组织变化对拉伸强度和硬度变化原因进行分析研究。结果表明：6082-T6铝合金FSW接头焊缝上层与焊缝下层组织发生了变化，各个区域沉淀相分别为：母材主要是β″；焊核区为GP区和尺寸细小的 FeSi2；热影响区为β′。由于受到热输入作用，各个区域都发生了不同程度的动态回复和动态再结晶。显微硬度曲线近似为″W″形，硬度最小值出现在前进侧热影响区。焊缝区接头整体抗拉强度为母材的72％，焊缝区上层的拉伸强度高于焊缝下层。6082-T6铝合金FSW接头匙孔前方中含有β″沉淀相，匙孔后方存在 FeSi2沉淀相。6082-T6铝合金接头纵截面显微硬度在匙孔前后幅值变化较大，匙孔后方硬度显著降低。焊接接头硬度从接头底部到上部，逐渐增大，同时存在的热影响区软化带逐渐扩大。6082-T6铝合金搅拌摩擦焊匙孔前方区域拉伸性能最高，各个区域都含有夹杂相，不同区域的断裂方式都为典型的韧性断裂。针对6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头焊后抗拉强度不高、力学性能较差等原因对搅拌摩擦焊接接头进行自然时效和人工时效处理，结果表明：人工时效处理后显微硬度比焊态和自然时效高10-25HV,人工时效对提高焊核区和热机影响区硬度明显高于自然时效。经过焊后自然时效、人工时效的焊接接头力学性能得到一定程度的提升,人工时效比自然时效抗拉强度提高12%,延伸率降低9%,人工时效提高拉伸强度效果更明显。由于铝合金FSW接头组织成分不均匀，同一焊缝可能会发生多种腐蚀类型，通过对腐蚀后的FSW接头铝合金微观组织形貌进行观察，结合电化学试验发现：6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接试样在焊缝中间区域的耐腐蚀性能最好,母材的耐腐蚀性能性能次于匙孔后方和匙孔前方。6082-T6铝合金母材和匙孔前方和匙孔后方发生腐蚀类型主要为晶间腐蚀和剥落腐蚀,随着时间增加,晶间腐蚀和剥落腐蚀程度加剧。焊缝中间区域基本不发生腐蚀。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 选题目的及意义

1.2 铝合金搅拌摩擦焊研究进展

1.3课题研究目标

1.4课题研究内容

1.5课题创新点

第2章 试验材料、方法及设备

2.1试验材料

2.2试验方法

2.3 6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头组织分析

2.4接头性能测试

2.5时效处理试验

2.6本章小结

第3章 6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头组织演变与力学性能研究

3.1 6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头形貌

3.2 6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织

3.3 6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能

3.4本章小结

第4章 时效处理对搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响

4.1 时效处理后组织演变

4.2时效处理后6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头显微硬度

4.3 6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头拉伸性能

4.4相变过程组织特征

4.5本章小结

第5章 搅拌摩擦焊接头不同区域耐蚀性的研究

5.1 6082-T6铝合金腐蚀

5.2 6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头取样位置

5.3 动电位极化曲线

5.4 静态失重分析

5.5搅拌摩擦焊缝微区微观组织

5.6搅拌摩擦焊接头TEM微观组织形貌

5.7本章小结

结论

参考文献

致谢

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