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7A52铝合金焊接接头表面纳米化前后组织与性能研究

作　者: 逯瑶
导　师: 陈芙蓉
学　校: 内蒙古工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 7A52铝合金 焊接接头 组织与性能 高能喷丸 表面纳米化
分类号: TG407
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


7A52中强铝合金是制造军工产品的常用材料。针对该合金焊接接头强度低,综合性能比较差的现状,本文采用人工时效与高能喷丸相结合的方法对其双丝MIG焊焊接接头进行了表面纳米化处理,并对表面纳米化前后的接头组织和性能进行了研究,从而得到了7A52铝合金焊接接头表面纳米化的较优高能喷丸参数。利用光学显微镜、XRD、透射电镜、显微硬度仪等检测手段对表面纳米化前后的7A52铝合金焊接接头进行了结构与性能表征,结果表明:表面纳米化之前,母材具有明显的带状组织;焊缝呈等轴晶组织,晶粒尺寸大约为50μm左右。母材及焊缝表面的平均硬度分别为113 HV和97 HV。母材及焊接接头的磨损率分别为84.2%和96.8%。焊接接头的抗拉强度为271.4 MPa。经过高能喷丸处理以后,随着高能喷丸时间的增加,焊接接头表面晶粒尺寸逐渐减小、微观应变也相应减小。母材及焊接热影响区表层的带状组织消除。焊接接头各个区域的组织比较均匀、细小。焊接接头各个区域的表面硬度明显提高。纵截面的显微硬度随着距离表面深度的增加而逐渐减小,随着深度的进一步增加,硬度趋于稳定,直到与基体相等。当高能喷丸50 min后,母材变形层的厚度约为50μm,焊缝的变形层厚度约为70μm,焊接热影响区的变形层厚度约为60μm。通过XRD测定母材焊缝及焊接热影响区表面的晶粒尺寸分别为31 nm、35 nm、41 nm左右。在透射电子显微镜下观察母材、焊缝及焊接热影响区表面的晶粒尺寸分别为20 nm、28 nm和32 nm左右。焊缝与焊接热影响区的表面晶粒尺寸大于母材表面的晶粒尺寸,而且纳米晶粒的分布没有母材的均匀。同时发现在α-Al基体上有MgZn2相析出,焊缝及焊接热影响区中有Al4Cu9相析出。当高能喷丸50min后,母材表面的平均硬度约为270 HV,焊缝表面的平均硬度约为185 HV,相对于表面纳米化之前,母材表面的硬度提高约为2.5倍,焊缝表面的硬度提高约为2倍。母材的磨损率为64.5%,焊接接头的磨损率为69.7%,母材的耐磨性提高约为20%,焊接接头的耐磨性提高约为27.1%。焊接接头的抗拉强度为394.1 MPa,焊接接头抗拉强度提高约为45.2%。试验结果表明:经人工时效加高能喷丸处理以后的7A52中强铝合金焊接接头的综合性能有明显提高。得到当高能喷丸的弹丸材质为GCr15,距离为37mm,弹丸直径为φ8mm,系统振动频率为50Hz时,喷丸时间为50min时的表面纳米化参数较佳。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 课题研究背景及意义  9
  1.2 7A52 铝合金的特点及其应用  9-11
    1.2.1 7A52 铝合金的特点  10
    1.2.2 7×××铝合金的发展与应用  10-11
  1.3 7A52 铝合金的焊接  11-13
  1.4 表面纳米化的研究现状  13-14
  1.5 表面纳米化技术在焊接接头上的应用  14-15
  1.6 课题研究的主要内容  15-16
  1.7 课题研究的主要技术路线  16-17
第二章 试验材料和方法  17-23
  2.1 试验材料及焊接工艺  17-18
    2.1.1 试验材料  17
    2.1.2 焊接工艺  17-18
  2.2 高能喷丸表面纳米化试验设备以及方法  18-19
  2.3 X 射线衍射测试  19
  2.4 金相组织观察  19-20
    2.4.1 光学显微镜观察  19-20
    2.4.2 扫描电镜观察  20
    2.4.3 透射电镜观察  20
  2.5 力学性能测试  20-22
    2.5.1 显微硬度测量  20-21
    2.5.2 耐磨性测试  21
    2.5.3 拉伸试验测试  21-22
  2.6 本章小结  22-23
第三章 7A52 铝合金焊接接头表面纳米化前后的结构表征  23-39
  3.1 7A52 铝合金焊接接头表面纳米化试验的工艺参数  23-24
  3.2 X 射线衍射分析  24-28
  3.3 7A52 铝合金焊接接头表面纳米化前后的组织分析  28-38
    3.3.1 金相组织分析  29-31
    3.3.2 透射电镜分析  31-38
  3.4 本章小结  38-39
第四章 7A52 铝合金焊接接头表面纳米化前后的性能表征  39-49
  4.1 显微硬度测试  39-41
    4.1.1 表面显微硬度测试  39-40
    4.1.2 纵截面的显微硬度测试  40-41
  4.2 耐磨性测试  41-47
    4.2.1 拉伸试验  45-47
  4.3 本章小结  47-49
第五章 结论  49-51
参考文献  51-55
致谢  55-56
在读期间取得的科研成果  56-57
个人简介  57

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接一般性问题 > 焊接接头的力学性能及其强度计算
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