超声冲击处理7A52铝合金焊接接头的试验研究

摘要

7A52铝合金是我国自行研制出来的中高强可焊铝合金,该合金应用范围较广,主要应用于兵器领域。针对课题组以往在该铝合金焊接接头利用高能喷丸实现其表面纳米化研究中发现的问题,并从接头的实际服役环境出发,本试验采用超声冲击技术对带余高的7A52铝合金焊接接头表面进行处理,实现接头表面纳米化,从而达到整体提高焊接接头力学性能的要求。
　　本文通过正交试验的方法,确定并优化了超声冲击处理带余高7A52铝合金焊接接头的较优参数,对该参数下的焊接接头表层组织进行了结构表征,并测试了该焊接接头表层硬度分布和疲劳性能,探究了超声冲击参数对焊接接头表层的硬度和疲劳性能的影响规律。
　　通过对正交试验数据分析,得出的较优超声冲击参数为:采用Ф4的冲击针在260mm长的焊缝冲击60min,冲击电流控制在2.0A。
　　焊接接头经超声冲击处理后,焊趾处形成了连续、均匀、光滑的凹弧,焊缝上已经失去了原有的外观形貌,形成了较为平坦的表面;焊缝表层形成了一层细化的晶粒组织,且晶粒尺寸沿工件的厚度方向呈梯度增大;焊缝表层的强烈塑性变形层厚度约为50-60μm;由XRD测试得知,表层有Al2Cr3和Al6Mn两种新的析出相产生。
　　经过较优参数下超声冲击处理后,焊缝表面形成了约4mm的硬化层,表层硬度得到提高,最表层处的显微硬度为105HV左右,比冲击前的54HV提高了94％。随着距表面距离的增加硬度值逐渐下降并趋于稳定,最终稳定于显微硬度为70HV的基体上。
　　经过较优参数下超声冲击处理后,焊接接头在2×106循环周次下的疲劳强度提高了46.7%。焊接接头疲劳断口分析表明,超声冲击技术并没有改变焊接接头的断裂形式,其断裂形式仍以疲劳脆性断裂为主。

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第一章 绪 论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 Al-Zn-Mg系铝合金的概述

1.3 表面纳米化技术的研究现状

1.4 超声冲击技术的发展及研究现状

1.5本文研究内容

1.6 试验技术路线

第二章 试验材料与方法

2.1 试验材料

2.2 焊接方法及工艺

2.3 超声冲击设备及方法

2.4 组织分析

2.5 力学性能测试

2.6本章小结

第三章 超声冲击参数的确定与优化

3.1 正交试验简介

3.2正交试验的设计

3.3 正交试验结果的确定

3.4正交试验结果分析

3.5本章小结

第四章 超声冲击技术对7A52铝合金接头组织与力学性能的影响

4.1 焊接接头超声冲击处理前后的宏观形貌

4.2 焊接接头超声冲击处理前后的显微组织分析

4.3 焊缝超声冲击处理前后XRD分析

4.4 焊接接头超声冲击处理前后的性能分析

4.5 本章小结

第五章 结 论

参 考 文 献

致谢

在读期间取得的科研成果

作 者 简 介