论文部分内容阅读
211Z铝合金是我国新开发的一种Al-Cu-Mn系铸造铝合金，因其力学性能和经济性方面的优势，已在航空、航天、舰船等领域得到应用。为了进一步拓宽应用领域，针对211Z铝合金的焊接性能进行了研究。本文通过改变焊接方法，焊接参数和焊丝种类，获得了不同状态的211Z铝合金焊接接头。在对211Z铝合金焊接接头成形特性及缺陷进行观察的基础上，利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜技术，对211Z铝合金接头组织进行了表征；通过硬度试验和室温拉伸试验对接头性能进行了测试，分析和探讨了不同焊接工艺对接头组织和性能的影响机制；通过热处理对焊接接头性能影响规律的研究，优化焊后热处理工艺，为211Z铝合金的焊接技术应用提供理论指导和技术支持。对焊接板材的成形特性及缺陷进行了宏观和显微观察，分析表明，TIG和MIG焊接都可以保证211Z铝合金板材的连接，宏观无明显裂纹和气孔。对不同状态的211Z铝合金TIG焊接接头组织分析表明，时效态板材接头的薄弱区是焊缝和热影响区，热影响区晶粒尺寸明显较母材晶粒增大，且在接头硬度曲线上有明显的软化区；铸态板材接头组织第二相析出较明显，从而接头得到强化，拉伸时断裂位置位于母材区。焊接方法对比研究表明，TIG焊接的接头强度更稳定，且高于相同条件下MIG焊接接头的强度；TIG焊接比MIG焊接的接头延伸率明显提高。组织分析表明，选用铸态母材、铝镁焊丝进行TIG焊接和MIG焊接时，TIG接头焊缝区晶粒均为等轴晶，MIG接头焊缝区以枝晶为主。本研究中选用了四种焊丝，对比分析结果表明，铝镁焊丝的接头力学性能更好，且焊缝区均为等轴晶，晶粒细小；铝铜焊丝接头焊缝区晶粒尺寸细小，晶粒形态为胞状枝晶；两种铝硅焊丝形成的焊缝区以柱状枝晶为主，且随着焊丝中Si含量和焊接热输入的增加，柱状枝晶的比例增加。选用铸态211Z合金和铝镁焊丝，通过对MIG焊接参数的选择控制单位长度热输入量。研究表明，热输入越大，促进强化相析出，从而接头拉伸性能越好；热输入越大，焊缝区晶粒尺寸越大，二次枝晶间距增加。211Z铝合金铝铜和铝硅焊丝接头经固溶时效后，抗拉强度分别为412MPa和372MPa，屈服强度分别为358MPa和239MPa，总延伸率分别为3.5％和5.5％。