7N01高强铝合金混合气体保护高效焊研究

摘要

高速列车行业是一个国家交通运输能力的关键指标之一。自08年以来我国高速列车行业发展迅猛,但车体的安全性值得深切关注。目前我国高速列车车体制造中焊接方法仍为传统氩气保护脉冲MIG焊,焊接接头综合性能有待提高。如果可以通过改变保护气体的方式来提高接头性能,将对我国高速列车行业有巨大的推动作用,有利于实现交通运输的高速化、安全化和国产化。
　　本文采用一种新型Ar-He-N2三元混合气体进行了高速列车车体制造中关键材料7N01高强铝合金的脉冲MIG焊研究,并与传统氩气保护方法进行了比较,先后开展了堆焊和对接试验;采用金相显微镜、EBSD、SEM、STEM和 TEM等材料表征方法对接头显微组织进行了观察;并对接头的维氏显微硬度、抗拉强度与疲劳等力学性能进行了测试。堆焊试验研究结果显示,与纯氩保护相比,三元气体可压缩电弧直径,提高热流密度,He自身较高的经典导热系数与N2解离能当量导热系数对压缩电弧产生主要作用。三元气体的采用减小了焊接飞溅与大滴过渡的发生概率,提高了熔滴过渡稳定性,并提高焊接效率20％。7N01铝合金对热输入比较敏感,热输入过小或过大均造成强度的急剧下降。将三元气体引入对接试验,并在提高焊接速度20%的条件下得到了纯氩保护时相近的熔透程度。对接试验研究结果显示,使用三元气体保护后,由于焊接速度的提高和熔池流动状态的改善,焊缝中心晶粒得到了细化,α-Al(FeMn)相和Al(ZnMg)相晶界偏析程度减弱,MgZn2的亚稳相η’比例增加。保护气体中的N2并没有参与熔池反应。三元混合气体保护提高了接头硬度,减小了HAZ宽度。三元气保护接头的抗拉强度和塑性分别为287.28MPa和7.5%,均高于纯氩保护接头的256.76MPa和6.2%。在不同的应力强度因子幅下,三元气保护接头的疲劳裂纹扩展速率均低于纯氩保护接头。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究的目的和意义

1.2 7N01铝合金国内外研究现状及分析

1.3 焊接保护气体国内外研究现状

1.4 课题主要研究内容

第2 章 试验材料、设备及方法

2.1 试验材料

2.2 试验设备和方法

2.3 分析测试方法

第3 章 7N01铝合金堆焊电弧电信号行为研究

3.1堆焊电弧行为研究

3.2 电信号行为研究

3.3焊接效率研究

3.4 本章小结

第4章 7N01铝合金对接接头组织与性能研究

4.1对接工艺参数探索

4.2 焊接接头组织研究

4.3 接头力学性能研究

4.4 本章小结

结论

参考文献

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