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ZL114A铝合金激光-电弧复合焊接头组织分布与性能研究

作　者: 陈国珠
导　师: 肖建中
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: ZL114A铝合金 激光-电弧复合焊接 α-Al树枝晶 熔凝区宽度 组织梯度 抗拉强度
分类号: TG407
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


采用激光-电弧复合热源单道焊接8mm厚的ZL114A铝合金板。主要研究了激光-电弧复合焊接ZL114A铝合金焊缝宏观形貌、显微组织组成及尺寸变化,分析了α-Al树枝晶尺寸在接头沿板厚方向和横向的大小、分布情况和组织梯度变化。并研究了接头整体、分层切片样品的抗拉强度和显微硬度等,讨论了树枝晶尺寸和组织梯度与样品的力学性能的关系。研究发现激光-电弧复合焊接工艺下,不论焊接过程中使用的是4047还是5356焊丝,ZL114A铝合金焊缝熔凝区显微组织主要为树枝状的α-Al相和黑色的(Al + Si)共晶相,α-Al树枝晶尺寸从焊缝上部至根部依次减小,出现纵向组织梯度。4047焊丝单道复合焊接头中,α-Al呈明显的树枝晶形态生长,树枝晶尺寸较长,横向组织梯度明显;5356焊丝接头中,由于Mg含量相对较高,析出了第二相质点Mg2Si,有利于形核,细化了α-Al树枝晶,横向组织梯度较小。对4047及5356两种Mg含量不同的填丝单道焊接头进行分层切片和纵向抗拉强度测试,结果表明,接头分层切片样品抗拉强度与切片内部α-Al树枝晶尺寸直接相关,分层切片样品的抗拉强度随α-Al树枝晶尺寸增大而降低。接头纵向抗拉强度随着焊缝沿板厚方向组织梯度的增大而降低;组织梯度越小,显微组织越均匀,接头的性能越好。当α-Al树枝晶尺寸细化到40μm时,切片抗拉强度可达286MPa,达到了母材经过T6处理后的抗拉强度。接头拉伸断口分析表明:断口呈现出铸态断口特征,断裂模式为穿晶断裂,断口上存在较多的撕裂棱,并出现了准解理面。测试两种焊丝所得接头的纵向和横向显微硬度发现,纵向显微硬度值大体恒定,变化范围不大,5356焊丝单道焊接头纵向显微硬度值均高于4047焊丝试样。复合焊接头从母材经热影响区到焊缝,其横向显微硬度分布会经历一个先降低后升高的过程,母材硬度值比较分散,熔凝区显微硬度值大小比较稳定,热影响区显微硬度值最低,出现软化区。

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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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