喷射成形7055铝合金焊接性及焊接工艺研究

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喷射成形(Spray Forming)作为一种新型的快速凝固制备合金的技术,其在高强铝合金制备方面具有很大的优势。国内外已经对喷射成形高强铝合金制备技术﹑组织﹑性能及热处理工艺等方面进行了深入的研究,但是对喷射成形高强铝合金的焊接性及焊接工艺的研究却很少,尤其在国内更是如此。合理有效的评估喷射成形高强铝合金的焊接性对其在各行业的推广与应用有积极的推动作用。分别运用搅拌摩擦焊(FSW)和钨极氩弧焊(TIG)对喷射成形7055板材进行了焊接试验。运用了金相、X射线衍射、扫描电镜、能谱、万能拉伸机、显微硬度机等测试手段对两种焊接方法的焊接接头显微组织和力学性能进行了研究。对于TIG焊接试验,使用7055填充材料的接头强度高于使用4043、5183焊丝的接头。金相试验发现:TIG接头热影响区组织明显长大,大量的合金元素偏析于焊缝区晶界割裂组织的完整性,导致材料的性能恶化。XRD衍射分析发现:热影响区η(MgZn2)相大幅减少,焊缝区在晶界形成大量的T(Al2Mg3Zn3)相。扫描电镜拉伸断口发现:TIG接头断口为典型的沿晶断口形貌。对于FSW焊接试验,接头强度随着ω/ν值先上升再下降,在参数为S1000F80(旋转速度1000rpm、行进速度80mm/min)时接头强度最高为450.8MPa,接头硬度随ω/ν变化趋势与抗拉强度变化趋势呈现相同的变化趋势。金相试验发现:FSW接头由热影响区﹑热机影响区﹑焊核区三部分组成,焊接参数对热影响区组织影响不大,热机影响区焊核晶粒尺寸随ω/ν增加而变大,这是由于焊接热输入随ω/ν增大而增加,而焊接热输入的增加会导致接头晶粒尺寸变大。XRD衍射分析发现:FSW接头焊核区受到剧烈的机械搅动及热作用η(MgZn2)相溶解并重新析出;热机影响区和热影响区强化相部分溶解或粗化。扫描电镜扫描拉伸断口发现:焊接参数为S1200F80接头断口形貌韧性特征较明显,对应的延伸率也为所有参数里最高。分别对采用7055填充材料的TIG接头和参数为S1000F80的FSW接头进行标准的T6热处理。TIG接头经过热处理以后强度大幅提高,延伸率变化不大,焊缝区的偏析现象消除,拉伸断口形貌由沿晶断口变为沿晶﹑穿晶混合断口。FSW接头经过热处理后强度和延伸率都有所提高,断口形貌韧性特征较热处理前明显。
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