A6N01铝合金焊接接头软化特征及数值建模

摘要

车辆轻型化是高速列车的主要发展方向。为了减轻车身重量，越来越多的车体材料采用了薄壁带筋板的板材和中空型材，A6N01合金由于其优异的挤压性能，在列车上的用量迅速增加。高速列车用A6N01S-T5铝合金，焊后焊接接头发生软化，为了准确地模拟焊接过程的应力应变行为，需要研究焊接接头软化分布特征及软化机理，建立可靠的材料软化数学模型，表征软化性能与焊接温度间的关系。
　　对A6N01铝合金车顶典型焊接接头进行焊接试验，测量焊接接头显微硬度，并借助OM，SEM组织观察手段，对A6N01铝合金焊接接头软化行为进行了研究。结果表明：焊接接头热影响区硬度约为母材的70%，发生显著的软化。造成热影响区软化的主要原因是，一方面热影响区在焊接热循环过程中，晶粒尺寸增大，降低了强化效果；另一方面过时效区析出相高温溶解不完全，在降温过程中，强化相析出数量减少，并且原有未溶解的亚稳态β′相也在焊接热循环的作用下聚集长大，转变为稳态的β强化相，降低了沉淀强化和固溶强化效果。
　　铝合金的软化是由强化相的溶解分数Xd决定的，通过材料初始状态和完全软化状态两种极限状态的力学性能与Xd之间的关系，建立软化数学模型，并采用Satoh试验进行敏感性分析及验证。结果表明：采用软化模型的应力随温度变化曲线与实测值比较吻合，而未采用软化模型的则相差较大。将此软化模型应用于A6N01铝合金典型焊接接头及车顶的焊接数值模拟，模拟值符合实测值。这对指导铝合金列车的寿命评估及安全运行有重要意义。

目录

声明

第一章 绪论

1.1课题背景

1.2铝合金高速列车车体的应用及发展

1.3铝合金焊接软化机理的研究

1.4铝合金焊接模拟研究现状

1.5本文主要研究内容

第二章 材料及实验方法

2.1焊接试验

2.2 Satoh试验

2.3性能测试与组织观察

2.4本章小结

第三章 A6N01铝合金焊接接头软化机理研究

3.1焊接接头温度分布

3.2焊接接头硬度分布

3.3焊接接头显微组织分析

3.4焊接接头软化机理

3.5本章小结

第四章 A6N01焊接软化模型的建立及验证

4.1软化模型的建立

4.2软化模型的验证

4.3本章小结

第五章 铝合金典型焊接接头模拟及应用

5.1典型焊接接头模型

5.2车顶模拟结果

5.3本章小结

第六章 全文总结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文