焊丝用5356铝合金改性研究

摘要

现如今高速列车用铝合金材料的焊接使用最多的是5356铝合金焊丝。目前国内生产的铝合金焊丝存在着严重的质量不稳定问题，国内列车制造过程中需要的铝合金焊丝主要依靠进口。因此，高品质5356铝合金焊丝的国产化迫在眉睫。
　　本文通过金相显微观察、X-射线衍射、扫描电子显微扫描分析、室温拉伸试验、显微硬度测试、密度测试等手段对国内外5356铝合金焊丝进行质量、焊接性能以及重熔后组织性能进行对比，研究了国内外焊丝之间组织性能的上的差异;通过精炼法向5356铝合金中添加了不同含量稀土元素Ce及金属元素Be，研究了Ce及Be对5356铝合金组织性能的影响，得到的研究成果如下:
　　(1)进口5356铝合金焊丝比国产焊丝焊接接头有更高的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、抗弯强度、冲击消耗能量值及显微硬度。进口焊丝焊缝区缺陷更少、晶粒更加细小、弥散强化相更多更小、晶间析出物更少。
　　(2)进口焊丝重熔后杂质及气孔等缺陷含量更少，晶粒更加细小，弥散于晶粒内的第二相更加细小且含量更多。进口5356铝合金焊丝母材在抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、显微硬度及密度这些方面的表现均要优于国产焊丝母材。
　　(3)稀土元素Ce的添加，起到了细晶强化的作用。当Ce的添加达到0.4wt.％时，样品的抗拉强度、屈服强度、显微硬度、密度等力学性能最佳，相比国产5356铝合金及进口5356焊丝重熔后材料均有很大程度的提高。抗拉强度比5356铝合金提高了21.5％，比进口5356焊丝重熔后材料提高了3.5％，达到了245.8MPa，但是当Ce的添加量继续增加时，合金的力学性能开始下降。
　　(4)当Be的添加量为0.05wt.％时，合金的力学性能最佳。与5356铝合金及进口5356焊丝重熔材料相比其屈服强度分别提高了14.2％、11.6％，断后伸长率提高了20.4％、12.7％。但是当其含量继续增加时，晶粒开始长大。当Be的添加量超过0.1％时，合金中开始出现黑白相间且相互分离的含Be的Al-Mg相，在此相中还有O、Si等元素。经分析可知，合金中出现了BeO的相，降低了5356铝合金中Mg在熔炼过程中的烧损率。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 车体用铝合金发展状况

1．2．1 车体用材料发展状况

1．2．2 铝合金材料在车体上的应用

1．2．3 车体用铝合金焊丝发展状况

1．3 合金元素对5xxx铝合金组织性能的影响

1．3．1 Mg对5xxx铝合金组织性能的影响

1．3．2 Mn、Cr、T i、Zr对5xxx铝合金组织性能的影响

1．3．3 稀土元素Ce及合金元素Be对5xxx铝合金组织与性能的影响

1．4 铝合金焊丝质量影响因素

1．5 本课题研究意义与目的

1．6 本课题研究内容

1．7 技术路线

第二章 实验材料、设备与方法

2．1 实验材料

2．2 实验方法与设备

2．2．1 成分设计

2．2．2 熔炼

2．2．3 分析与测试

2．2．4 焊接试验

第三章 国内外5356铝合金焊丝质量与焊后接头组织性能研究

3．1 国内外5356铝合金焊丝质量研究

3．1．1 松弛直径及翘距的测量

3．1．2 焊丝显微硬度的研究

3．1．3 焊丝显微组织结构观察

3．2 国内外5356铝合金焊丝重熔试验

3．2．1 力学性能测试

3．2．2 微观组织结构观察与分析

3．3 焊接接头性能研究

3．3．1 焊缝宏观形貌

3．3．2 微观组织结构分析

3．3．3 焊接接头力学性能试验

3．4 本章小结

第四章 Ce对5356铝合金组织与性能的影响

4．1 Ce对5356铝合金微观组织、结构影响的研究

4．1．1 XRD与SEM分析

4．1．2 Ce对5356铝合金微观组织结构的影晌

4．2 Ce对5356铝合金力学性能影响的研究

4．2．1 拉伸试验

4．2．2 显微硬度试验

4．2．3 密度测试

4．3 本章小结

第五章 Be对5356铝合金组织与性能的影响

5．1 Be对5356铝合金微观组织、结构影响的研究

5．1．1 XRD与金相分析

5．1．2 Be对5356铝合金微观组织结构的影响

5．1．3 熔炼前后Mg元素含量测定

5．2 Be对5356铝合金力学性能影响的研究

5．2．1 拉伸试验

5．2．2 显微硬度试验

5．3 本章小结

第六章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果