工藝參數(shù)及溫度場分布對SiCp-6061Al等離子弧焊焊縫組織及性能的影響.pdf

1、本文采用等離子弧焊接方法，以SiCp/6061Al為研究對象，系統(tǒng)的研究了在不添加和添加填充材料Ti合金兩種情況下，焊接電流、焊接速度、填充材料厚度及保護(hù)氣種類對鋁基復(fù)合材料等離子弧焊焊縫組織、成分分布及性能的影響。 在不添加填充材料Ti合金的情況下對SiCp/6061Al進(jìn)行等離子弧焊接時(shí)，等離子弧較高的熱輸入導(dǎo)致基體Al和增強(qiáng)相SiC顆粒發(fā)生有害界面反應(yīng)：3SiC+4Al=Al4C3+3Si，生成大量針狀脆性相Al4C3，并

2、造成增強(qiáng)相SiC顆粒的大量減少和偏聚，導(dǎo)致焊接接頭力學(xué)性能嚴(yán)重下降。 為此，試驗(yàn)中采用鈦合金作為填充材料，對SiCp/6061Al進(jìn)行原位合金化焊接；并將離子氣由單一的Ar氣變?yōu)橐砸欢ū壤旌系腘2+Ar的混合氣體。研究結(jié)果表明：原位增強(qiáng)元素Ti和離子氣N2的存在，有效的抑制了有害界面反應(yīng)的發(fā)生，并生成了以勻態(tài)分布的新型增強(qiáng)相TiC、TiN和AlN顆粒，使得焊接接頭的強(qiáng)度得到明顯改善，達(dá)到母材的65％。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：增強(qiáng)相的種

3、類及分布狀態(tài)成為影響鋁基復(fù)合材料原位合金化等離子弧焊接接頭強(qiáng)度的主要因素。 利用有限元軟件ANSYS對SiCp/6061Al原位合金化等離子弧焊的溫度場進(jìn)行模擬，并將模擬結(jié)果與焊縫的熔深試驗(yàn)測量值對比，驗(yàn)證了該模擬的有效性；在此基礎(chǔ)上，探討了不同焊接工藝參數(shù)下所形成的不同溫度場分布對熔池中增強(qiáng)相種類及分布規(guī)律的影響，研究結(jié)果表明：對SiCp/6061Al原位合金化等離子弧焊接溫度場的有效調(diào)節(jié)和優(yōu)化是獲得具有良好焊縫組織和力學(xué)性能