7A52超硬鋁合金焊接接頭表面納米化的試驗研究.pdf

1、7A52超硬鋁合金是軍用車輛常用材料,本文針對該合金雙絲焊接接頭因焊接熱裂紋、氣孔等缺陷所導(dǎo)致的強度、耐磨性等嚴(yán)重降低的實際問題,進行了該鋁合金焊接接頭表面納米化的試驗研究,旨在探索一條通過高能噴丸表面納米化技術(shù)來提高該合金焊接接頭綜合力學(xué)性能的有效途徑。通過正交試驗確定了最優(yōu)的焊接參數(shù),并對人工時效后焊接接頭的表層硬度、耐磨性、抗拉強度、沖擊韌度、疲勞強度、殘余應(yīng)力等力學(xué)性能進行了測試研究;通過試驗初步確定了7A52超硬鋁合金焊接接頭

2、表面納米化的工藝參數(shù),并通過焊接接頭表層硬度、耐磨性等測試,探討了表面納米化對焊接接頭力學(xué)性能的影響規(guī)律,從理論上分析了7A52超硬鋁合金焊接接頭表面納米化的機理。取得的主要結(jié)果和結(jié)論如下:焊接參數(shù)與人工時效參數(shù)工藝優(yōu)化為:擺動頻率40 times/min、焊接電流240 A、電弧電壓16~24 V、送絲速度9~11 m/min、焊接速度35~50 cm/min、停留時間0.2~0.3 s、時效溫度120℃、時效時間20 h。高能噴丸時

3、間優(yōu)化為20~30 min,其他表面納米化工藝參數(shù)設(shè)計為:振動頻率50 Hz、噴射距離33 mm、彈丸裝入量500 g。表面納米化前母材組織為α(Al)+T(Mg3Zn3Al2)相,焊縫組織為α(Al)+β(MgZn2)+ T(Mg3Zn3Al2)相,熱影響區(qū)組織為α(Al)+T(Mg3Zn3Al2)相。焊縫的晶粒尺寸為49.5μm,熱影響區(qū)的平均晶粒尺寸為98μm。焊接接頭沖擊韌度為21.3 J·cm-2;焊接接頭抗拉強度為269.2

4、MPa;焊接接頭磨損率為0.0187％,母材的磨損率為0.0174%;靠近焊縫中心部位硬度最低,遠離焊縫中心硬度逐漸增加,且熱影響區(qū)較窄,約為20 mm;焊接接頭疲勞壽命為3×106次的疲勞強度為40MPa;焊縫處是以縱向殘余應(yīng)力為主,其數(shù)值都低于焊接接頭的屈服強度219MPa。表面納米化后晶粒呈等軸晶,母材組織出現(xiàn)CuMnZn和AlMn相,焊縫和熱影響區(qū)組織出現(xiàn)CuMnZn相,且母材、焊縫和熱影響區(qū)均出現(xiàn)了第二強化相SiMnFe相。母

5、材和焊縫、熱影響區(qū)出現(xiàn)不同相的原因是由母材與焊絲所含化學(xué)成分的比例不同及焊接時部分金屬元素?zé)龘p所致。焊縫表面平均晶粒尺寸范圍為24.7~34.4 nm,約為表面納米化前焊縫晶粒的0.05%;熱影響區(qū)表面平均晶粒尺寸范圍為26.6~31.5 nm,約為高能噴丸前熱影響區(qū)晶粒的0.03%;母材表面平均晶粒尺寸范圍為25.8~34.7 nm。表面納米層厚度約為20μm左右。表面變形層厚度為36.5~159μm,變形層厚度隨噴丸時間的延長而逐漸