| 题名 | 焊接参数和焊后热处理对搅拌摩擦焊接铝合金性能和断裂方式的影响 |
| 作者 | 任淑荣 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2007-05-14 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 马宗义 |
| 关键词 | 搅拌摩擦焊 焊接参数 热处理工艺 背部二次补焊 |
| 其他题名 | Effect of welding parameters and post-weld heat treatment on tensile properties and fracture of friction-stir-welded aluminum alloys |
| 学位专业 | 材料加工工程 |
| 中文摘要 | 对6 mm厚6061-T651和8 mm厚7075-T651铝合金轧制板进行了搅拌摩擦焊接，研究了焊接参数、工具尺寸、初始对接面、焊后热处理工艺以及背部补焊对接头微观结构、力学性能和断裂方式的影响，为搅拌摩擦焊的发展和工业应用提供了一些有益的参考资料。 首先，对6061-T651铝合金，在较宽的转速(ω = 400-1600 rpm)和焊速(ν = 100-400 mm/min)范围内，均可取得致密无缺陷的焊缝。400 mm/min高焊速下接头强度较高，呈45º剪切断裂；而100 mm/min低焊速下接头强度较低，断裂面基本与对接面平行。断裂均发生在热影响区，断裂路径与最低硬度分布十分吻合。两个热指数，ω2/ν和ω/ν，都不能用来描述焊接热输入和接头拉伸性能及断裂方式。 其次，采用3个不同轴肩尺寸(16、20、24 mm)的搅拌头进行6061-T651铝合金的搅拌摩擦焊接，均可取得高质量焊缝。轴肩尺寸对接头拉伸性能基本没有影响，断裂均发生在热影响区，大约呈45º剪切断裂，随轴肩尺寸增大断裂位置外移，这与热影响区的最低硬度分布和硬度值是完全吻合的。表明轴肩尺寸的增大仅使强度类似的温度场外移，产生向外移动的具有类似微观结构的热影响区。由微观形貌分析可知，热影响区可分为三个亚区，靠近焊核Ⅰ区的粗大β’相和细小β"相绝大部分溶解，以固溶强化为主，硬度较低；靠近母材Ⅲ区主要由细小的β"相组成，沉淀强化为主，硬度较高；在Ⅰ区和Ⅲ区中间的Ⅱ区主要由粗大β’相组成，沉淀强化和固溶强化均比较弱，硬度最低，接头拉伸断裂就发生在这一区域。 再次，采用单、双板进行的7075-T651铝合金的搅拌摩擦焊接对比研究表明，单板焊接是研究铝板初始对接面影响的一个非常有效的手段，铝合金搅拌摩擦接头的"S"线与对接面的氧化皮密切相关，焊前清除板面氧化皮并不能避免"S"线的产生。"S"线在焊态不显现，而且对7075铝合金搅拌摩擦接头的力学性能和断裂方式并不产生影响，断裂发生在热影响区，呈45剪切断裂。T6热处理后，在焊核区出现由底部锯齿形裂纹和中、上部50-200 m微孔组成的不连续"S"线，拉伸时断裂沿"S"线发生，导致接头的强度和延伸率明显降低。 最后，对7075-T651铝合金接头进行了不同焊后热处理和背部二次补焊研究。结果表明，在470 oC进行标准T6热处理时，焊核区无晶粒异常长大；当固溶温度升高到480 oC时，开始出现晶粒异常长大；当固溶温度达490 oC时，大晶粒不断吞食小晶粒，并沿“洋葱”环生长，近一半的焊核区被异常长大的晶粒占据。随固溶温度增高，"S"线愈加明显。背部二次浅层补焊消除根部已出现或潜在缺陷，明显改善接头的力学性能，特别是在T6热处理条件下，双面接头的抗拉强度比单面焊接有了很大的提高，屈服强度基本恢复到母材的水平，延伸率也有明显改善。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 87 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17091]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 任淑荣. 焊接参数和焊后热处理对搅拌摩擦焊接铝合金性能和断裂方式的影响[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2007. |
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