【摘 要】
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近年来,在航空航天领域对轻量化需求愈加强烈,铝合金搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,FSW)拼焊技术是实现其轻量化的先进制造技术之一。拼焊成形后零件在潮湿环境中使用,极易发生晶间腐蚀和剥落腐蚀,直接影响构件性能,缩短使用寿命,因此耐腐蚀性能尤为重要。针对国内外关于铝合金拼焊成形后接头腐蚀性能研究较少及室温成形性差等问题,需要对铝合金FSW拼焊成形后接头腐蚀性能进行研究,重点研
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近年来,在航空航天领域对轻量化需求愈加强烈,铝合金搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,FSW)拼焊技术是实现其轻量化的先进制造技术之一。拼焊成形后零件在潮湿环境中使用,极易发生晶间腐蚀和剥落腐蚀,直接影响构件性能,缩短使用寿命,因此耐腐蚀性能尤为重要。针对国内外关于铝合金拼焊成形后接头腐蚀性能研究较少及室温成形性差等问题,需要对铝合金FSW拼焊成形后接头腐蚀性能进行研究,重点研究室温/高温变形方式、变形状态及变形程度对铝合金FSW拼焊接头腐蚀性能的影响规律,探究腐蚀性能与组织演变之间的关系。本文主要研究内容如下:(1)通过研究2024铝合金FSW拼焊接头高温单向拉伸下微观组织形貌、力学性能和断口形貌,发现总体硬度由高到低依次为:20%>30%>10%>0%>焊态;室温抗拉强度依次为371.37MPa,400.65MPa,450.14MPa,423.76MPa,呈现先增加后降低的趋势,20%变形处最高,抗拉强度由高到低依次为:20%>30%>10%>0%;0%和10%试样断口为解理与韧窝混合断裂,20%和30%试样断口为准解理与韧窝混合断裂,试样韧性由高到低依次为:30%>0%>10%>20%。(2)通过剥落腐蚀和电化学腐蚀试验,重点研究常温变形方式下不同变形程度的2024铝合金FSW拼焊接头对腐蚀性能的影响。结果发现,室温单向拉伸下,试样由点蚀开始,历经起泡、开裂、分层及剥落;电化学测试中,0%试样耐蚀性最好,4%试样耐蚀性最差,7%试样耐蚀性成为“拐点”;室温单向拉伸下,粗大杂质相在0%试样中尺寸大且多,最难发生腐蚀,包围缠绕析出相随形变增多,大变形导致微裂纹的出现,最终,试样耐腐蚀性由高到低依次为:0%>7%>10%>4%。(3)通过剥落腐蚀,晶间腐蚀和电化学腐蚀试验,重点研究高温变形方式下不同变形状态及变形程度的2024铝合金FSW拼焊接头对腐蚀性能的影响。高温单向拉伸下,20%试样发生剥落腐蚀的程度最轻,10%试样发生程度最重;经晶间腐蚀溶液浸泡相同时间后,0%、10%、20%、30%变形试样腐蚀坑最大深度分别为130μm,310μm,16μm,148μm;电化学测试中,10%,20%试样的电流密度分别为9.62μA·cm-2,1.34μA·cm-2,相差6倍,前者耐蚀性最差,后者耐蚀性最好,由以上三种试验得出,耐腐蚀性由高到低依次为:20%>0%>30%>10%,20%试样的耐蚀性出现回升,且为最高点;研究发现,20%试样无沉淀析出带较窄,耐蚀性好,10%试样无沉淀析出带最宽,耐蚀性最差,0%试样晶内被腐蚀的S’相少且晶界析出相连续分布使得耐蚀性仅次于20%试样;高温杯突变形下,杯突值为5mm、10mm、15mm试样腐蚀电流密度分别为3.41μA·cm-2、3.73μA·cm-2、1.66μA·cm-2,因15mm试样的无沉淀析出带宽度窄,耐蚀性优于前两者。
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