211Z鋁合金焊接及焊后熱處理工藝研究.pdf

1、211Z鋁合金是我國(guó)新開發(fā)的一種Al-Cu-Mn系鑄造鋁合金,因其力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)勢(shì),已在航空、航天、艦船等領(lǐng)域得到應(yīng)用。為了進(jìn)一步拓寬應(yīng)用領(lǐng)域,針對(duì)211Z鋁合金的焊接性能進(jìn)行了研究。本文通過改變焊接方法,焊接參數(shù)和焊絲種類,獲得了不同狀態(tài)的211Z鋁合金焊接接頭。在對(duì)211Z鋁合金焊接接頭成形特性及缺陷進(jìn)行觀察的基礎(chǔ)上,利用金相顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡技術(shù),對(duì)211Z鋁合金接頭組織進(jìn)行了表征;通過硬度試驗(yàn)和室溫拉伸試驗(yàn)對(duì)接

2、頭性能進(jìn)行了測(cè)試,分析和探討了不同焊接工藝對(duì)接頭組織和性能的影響機(jī)制;通過熱處理對(duì)焊接接頭性能影響規(guī)律的研究,優(yōu)化焊后熱處理工藝,為211Z鋁合金的焊接技術(shù)應(yīng)用提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。
　　對(duì)焊接板材的成形特性及缺陷進(jìn)行了宏觀和顯微觀察,分析表明,TIG和MIG焊接都可以保證211Z鋁合金板材的連接,宏觀無明顯裂紋和氣孔。
　　對(duì)不同狀態(tài)的211Z鋁合金TIG焊接接頭組織分析表明,時(shí)效態(tài)板材接頭的薄弱區(qū)是焊縫和熱影響區(qū),熱影

3、響區(qū)晶粒尺寸明顯較母材晶粒增大,且在接頭硬度曲線上有明顯的軟化區(qū);鑄態(tài)板材接頭組織第二相析出較明顯,從而接頭得到強(qiáng)化,拉伸時(shí)斷裂位置位于母材區(qū)。
　　焊接方法對(duì)比研究表明,TIG焊接的接頭強(qiáng)度更穩(wěn)定,且高于相同條件下MIG焊接接頭的強(qiáng)度;TIG焊接比MIG焊接的接頭延伸率明顯提高。組織分析表明,選用鑄態(tài)母材、鋁鎂焊絲進(jìn)行TIG焊接和MIG焊接時(shí),TIG接頭焊縫區(qū)晶粒均為等軸晶,MIG接頭焊縫區(qū)以枝晶為主。
　　本研究中選用了

4、四種焊絲,對(duì)比分析結(jié)果表明,鋁鎂焊絲的接頭力學(xué)性能更好,且焊縫區(qū)均為等軸晶,晶粒細(xì)小;鋁銅焊絲接頭焊縫區(qū)晶粒尺寸細(xì)小,晶粒形態(tài)為胞狀枝晶;兩種鋁硅焊絲形成的焊縫區(qū)以柱狀枝晶為主,且隨著焊絲中Si含量和焊接熱輸入的增加,柱狀枝晶的比例增加。
　　選用鑄態(tài)211Z合金和鋁鎂焊絲,通過對(duì)MIG焊接參數(shù)的選擇控制單位長(zhǎng)度熱輸入量。研究表明,熱輸入越大,促進(jìn)強(qiáng)化相析出,從而接頭拉伸性能越好;熱輸入越大,焊縫區(qū)晶粒尺寸越大,二次枝晶間距增加。