Al--Mg--Mn--Zr--Er合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的研究

摘要

搅拌摩擦焊作为一种先进焊接工艺，相对于其他焊接方法具有较为明显的优势，目前已经在铝合金上具有广泛应用。Al-Mg-Mn-Zr-Er合金作为一种微合金化Al-Mg合金，目前已经在工业上应用。探究Al-Mg-Mn-Zr-Er合金在搅拌摩擦焊过程中焊接接头组织性能对于Al-Mg-Mn-Zr-Er合金应用推广具有重要意义。 本论文采用搅拌摩擦焊工艺对船用Al-Mg-Mn-Zr-Er合金板材进行焊接，针对于不同焊接工艺条件下Al-Mg-Mn-Zr-Er合金搅拌摩擦焊焊接接头组织及性能进行探究，研究Er、Zr对于其组织转变过程的影响，具体得到结果如下: 1、Al-Mg-Mn-Zr-Er合金搅拌摩擦焊接头力学性能与焊接工艺参数相关性较大，当焊接工艺参数为800rpm×100mm/min时焊接接头能够获得良好的力学性能，具有较好的延伸率。焊接工艺参数为800rpm×80mm/min和600rpm×80mm/min时，Al-Mg-Mn-Zr-Er合金搅拌摩擦焊接头拉伸率较差。 2、Al-Mg-Mn-Zr-Er-合金搅拌摩擦焊接头的耐腐蚀性能与焊接工艺参数相关性较小，其主要与焊接接头的不同位置有关。从电化学过程角度出发，焊接接头耐腐蚀能力顺序为:轴肩影响区＞母材＞热影响区，其主要影响因素为晶粒组织状态及Al-Mn-Fe-Er相;晶间腐蚀能力主要与β相有关，焊接接头晶间腐蚀敏感指数大小顺序为母材＞热影响区＞轴肩影响区。 3、Al-Mg-Mn-Zr-Er搅拌摩擦焊过程组织转变顺序为:不连续动态再结晶、位错引入、动态回复和连续动态再结晶。Er、Zr在Al-Mg-Mn-Zr-Er合金组织转变过程中主要起两方面作用:一方面由于Al3(Er,Zr)相对于位错的阻碍作用从而阻碍焊接接头回复和再结晶过程;另一方面沿位错析出Al3(Er,Zr)与回复再结晶过程均消耗晶内能，因此产生竞争关系，因此在析出过程中对于回复再结晶也具有阻碍作用。在拉伸过程中Er、Zr微合金化对于焊接接头起细晶强化和沉淀强化作用。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1船用铝合金概述

1．2 Al-Mg合金概述

1．3 Al-Mg合金微合金化研究现状

1．3．1 Sc微合金化机制及研究现状

1．3．2 Er微合金化机制及研究现状

1．4 Al-Mg合金焊接研究现状

1．5搅拌摩擦焊(FSW)

1．6研究目的及意义

1．7研究内容

第2章实验方案及测试方法

2．1实验方案

2．2实验原材料

2．3搅拌摩擦焊

2．3．1搅拌摩擦焊焊接设备

2．3．2搅拌摩擦焊焊接工艺

2．4搅拌摩擦焊腐蚀实验

2．4．1电化学腐蚀

2．4．2晶间腐蚀试验

2．5材料检测方法

2．5．1金相试样制备及组织观察

2．5．2 X射线衍射(XRD)分析

2．5．3显微结构观察

2．5．4显微硬度测试

2．5．5拉伸力学性能测试

第3章Al-Mg-Mn-Zr-Er合金搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

3．1．2Al-Mg-Mn-Zr-Er合金物相结构

3．1．3 Er、Zr微合金化在母材中析出相

3．2 Al-Mg-Mn-Zr-Er合金搅拌摩擦焊接头宏观形貌

3．2．2 Al-Mg-Mn-Zr-Er合金搅拌摩擦焊接头横截面形貌

3．3 Al-Mg-Mn-Zr-Er合金搅拌摩擦焊接头搅拌摩擦焊接头显微组织分析

3．4 Al-Mg-Mn-Zr-Er合金搅拌摩擦焊接头力学性能研究

3．4．2 Al-Mg-Mn-Zr-Er合金搅拌摩擦焊接头拉伸断口

3．4．3 Al-Mg-Mn-Zr-Er合金搅拌摩擦焊接头显微硬度

本章小结

第4章Al-Mg-Mn-Zr-Er合金搅拌摩擦焊接机制

4．1．1搅拌摩擦焊过程中焊接接头组织转变分析

4．1．2搅拌摩擦焊过程中第二相粒子分布

4．1．3Er-Zr对于Al-Mg合金搅拌摩擦焊过程组织转变的影响

4．2 Al-Mg-Mn-Zr-Er合金搅拌摩擦焊力学性能强化机制

本章小结

第5章Al-Mg-Mn-Zr-Er合金搅拌摩擦焊接头腐蚀性能

5．1．2 Al-Mg-Mn-Zr-Er合金搅拌摩擦焊接头阻抗图谱

5．1．3 Al-Mg-Mn-Zr-Er合金搅拌摩擦焊接头电化学腐蚀形貌

5．2 Al-Mg-Mn-Zr-Er合金搅拌摩擦焊晶间腐蚀性能

本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢