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1、采用小型攪拌摩擦焊接(FSW)設(shè)備,焊接了5083—H321鋁合金板材。借助光學(xué)顯微鏡(OM)、透射電子顯微鏡(TEM)、電子背散射衍射(EBSD)等設(shè)備與技術(shù),研究了FSW焊縫各區(qū)域的微觀組織演變;采用拉伸試驗(yàn)機(jī)、顯微硬度測(cè)試儀、應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)、掃描電子顯微鏡(SEM)及動(dòng)電位掃描儀等設(shè)備,研究了FSW焊縫的力學(xué)性能、應(yīng)力腐蝕、剝落腐蝕及電化學(xué)行為;探討了5083鋁合金的攪拌摩擦焊接行為。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:
1.分
2、析了5083鋁合金攪拌摩擦焊縫的低倍組織特征及可能形成缺陷的原因。該合金正常的攪拌摩擦焊縫橫截面呈現(xiàn)完整的焊核區(qū)、熱力影響區(qū)及熱影響區(qū)三區(qū)形貌。合理的熱量傳輸是獲得無(wú)缺陷焊縫的根本條件,熱量不足導(dǎo)致焊縫摩擦面易形成沿焊接方向的“吻接”缺陷;熱量過(guò)剩則致使焊縫摩擦面的前進(jìn)側(cè)易形成“飛邊”缺陷及貫穿焊縫內(nèi)部的“隧道”缺陷。
2.探明了5083鋁合金板材FSW焊縫的焊核區(qū)、熱力影響區(qū)及熱影響區(qū)的微觀組織演變規(guī)律。經(jīng)攪拌摩擦焊接后
3、,焊縫焊核區(qū)呈現(xiàn)細(xì)小的等軸晶形貌,熱力影響區(qū)晶粒呈現(xiàn)沿流動(dòng)變形方向伸長(zhǎng)形貌,熱影響區(qū)發(fā)生晶粒長(zhǎng)大。三區(qū)的平均晶粒尺寸分別約為10μm、16μm,50μm;動(dòng)態(tài)再結(jié)晶及劇塑性變形是焊核區(qū)與熱力影響區(qū)組織細(xì)化的主要原因。焊核區(qū)劇塑性變形及動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的組合行為導(dǎo)致該區(qū)域大角度晶界比例增加,在軋制母材中大角度晶界所占比例為37%,而在焊核區(qū)大角度晶界所占比例為66%。
3.探明了5083鋁合金板材FSW焊縫的力學(xué)性能演變規(guī)律。50
4、83鋁合金焊縫的抗拉強(qiáng)度為306MPa,接近母材的90%,顯著高于傳統(tǒng)熔焊焊縫強(qiáng)度;延伸率為16.3%,與母材相當(dāng);硬度值約為85HV,平均硬度可達(dá)母材的90%。相比其它系列鋁合金攪拌摩擦焊縫,5083鋁合金焊縫硬度分布較均勻。組織細(xì)化是焊縫強(qiáng)度較高及延伸率與母材相當(dāng)?shù)母驹颉?br> 4.研究了5083鋁合金板材FSW焊縫的腐蝕性能,探討了焊縫應(yīng)力及剝落腐蝕機(jī)理。在3.5%NaCl溶液中,焊縫偏心試樣的慢拉伸強(qiáng)度為335MPa
5、,達(dá)到母材強(qiáng)度的98%;焊縫延伸率為22%,為母材的224%,表明攪拌摩擦焊縫應(yīng)力腐蝕敏感性小。焊縫在溶液中的斷口形貌呈現(xiàn)韌性斷裂特征。5083鋁合金母材發(fā)生了明顯的剝落腐蝕,而焊縫摩擦面的熱影響區(qū)域抗剝落腐蝕性能良好,存在摩擦疊紋的軸肩作用區(qū)發(fā)生了較嚴(yán)重的剝落腐蝕。疊紋區(qū)的粗糙表面導(dǎo)致材料比表面增大,使該區(qū)成為易腐蝕區(qū)。晶粒細(xì)化及第二相均勻分布是焊縫抗腐蝕性能優(yōu)于母材的本質(zhì)原因。
5.探討了5083鋁合金攪拌摩擦焊接過(guò)程
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