A7N01鋁合金焊接熱模擬及微區(qū)腐蝕性能研究.pdf

1、A7N01鋁合金屬于7xxx系合金中的Al-Zn-Mg合金，目前已被廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外高速列車車體制造領(lǐng)域，而耐蝕性較差已成為制約該合金被大量應(yīng)用的首要因素。高速列車車體大多采用全焊接結(jié)構(gòu)，焊接接頭由于受到焊接熱循環(huán)作用，導(dǎo)致其組織發(fā)生明顯變化、力學(xué)性能下降，成為焊接結(jié)構(gòu)最薄弱的區(qū)域。在A7N01鋁合金中，焊接接頭不僅力學(xué)性能降低，合金的耐蝕性也變差，尤其是焊接熱影響區(qū)的耐腐蝕性能最差。而熱影響區(qū)各區(qū)域窄小，難以對其進(jìn)行分區(qū)研究。因此有必

2、要通過焊接熱模擬技術(shù)（物理模擬），研究A7N01鋁合金焊接熱影響區(qū)各微區(qū)的組織以及性能。
　　本論文以A7N01鋁合金為研究對象，采用兩種供貨狀態(tài)的A7N01 S-T5型材和A7N01P-T4板材，通過激光-MIG復(fù)合焊工藝測試合金的焊接熱循環(huán)曲線，得到焊接熱循環(huán)參數(shù)，依照測試結(jié)果，設(shè)計四組不同的試驗用焊接熱循環(huán)參數(shù)，借助Gleeble-3500熱模擬試驗機(jī)模擬焊接熱影響區(qū)各微區(qū)組織。對兩種狀態(tài)合金的母材及熱模擬試件進(jìn)行顯微形貌觀

3、察、第二相分析、拉伸性能、彎曲性能、沖擊韌性、表面硬度等基本力學(xué)性能分析;并對其在NaCl-H2O2和NaCl-HCl兩種溶液中進(jìn)行晶間腐蝕試驗，對其進(jìn)行慢應(yīng)變速率應(yīng)力腐蝕試驗、3.5％NaCl溶液中的電化學(xué)測試、剝蝕試驗以及剝蝕溶液中的電化學(xué)測試。
　　微觀組織分析結(jié)果表明，A7N01S-T5和A7N01P-T4在合金的晶界分布有較多粗大的MgZn2強化相及少量的Al-Fe-Si、Mg2Si等雜質(zhì)相，在晶內(nèi)主要為細(xì)小的MgZn2

4、相。高溫?zé)崮M試件晶界分布有較粗大的MgZn2及呈鏈狀分布的Al-Fe-Si、Mg2Si等雜質(zhì)相;晶內(nèi)主要為細(xì)小的MgZn2相和少量Al-Fe-Si雜質(zhì)相。低溫?zé)崮M試件晶界含較多粗大的MgZn2相和少量Al-Fe-Mn、Mg2Si等雜質(zhì)相，晶內(nèi)有少量細(xì)小的MgZn2相。
　　力學(xué)性能結(jié)果表明，對A7N01 S-T5,高溫?zé)崮M試件強度、延伸率均高于其母材的強度、延伸率，高于低溫?zé)崮M試件的強度、延伸率;高溫?zé)崮M試件沖擊韌性低于

5、母材沖擊韌性，低于低溫?zé)崮M試件的沖擊韌性。對A7N01P-T4,兩種參數(shù)下熱模擬試件的強度、延伸率均低于其母材的強度、延伸率，但和母材的值相差不大。
　　兩種溶液中（NaCl-H2O2和NaCl-HCl）的晶間腐蝕試驗結(jié)果均表明，對A7N01S-T5,熱模擬試件耐蝕性比母材耐蝕性差，且高溫?zé)崮M試件的耐蝕性最差。對A7N01P-T4,也是高溫?zé)崮M試件耐蝕性最差，低溫?zé)崮M試件耐蝕性居中，母材耐蝕性最優(yōu)。
　　慢應(yīng)變速率應(yīng)

6、力腐蝕試驗結(jié)果表明，對A7N01 S-T5,高溫?zé)崮M試件應(yīng)力腐蝕敏感指數(shù)最高，為0.1262,具有較強的應(yīng)力腐蝕敏感性，斷口形貌主要為二次裂紋，裂紋內(nèi)部為冰糖塊狀的離散晶粒，表現(xiàn)為沿晶型脆性斷裂;低溫?zé)崮M試件及母材應(yīng)力腐蝕敏感性較低。對A7N01P-T4,也是高溫?zé)崮M試件應(yīng)力腐蝕敏感指數(shù)ISSRT最大，為0.1101,有較強的應(yīng)力腐蝕敏感性，斷口為明顯的脆性斷裂;其低溫?zé)崮M試件和母材的應(yīng)力腐蝕敏感性較低。
　　剝蝕試驗結(jié)果

7、表明，在EXCO溶液中腐蝕16h后，A7N01 S-T5和A7N01P-T4的熱模擬試件的剝蝕比母材剝蝕嚴(yán)重，且高溫?zé)崮M試件的剝蝕明顯比低溫?zé)崮M試件的剝蝕等級更高。
　　兩種溶液中（3.5％NaCl和EXCO溶液）的電化學(xué)測試結(jié)果均表明，對A7N01S-T5,母材的耐蝕性最優(yōu)，其次為低溫?zé)崮M試件，而高溫?zé)崮M試件耐蝕性最差。同樣對A7N01P-T4,也是高溫?zé)崮M試件耐蝕性最差，腐蝕傾向最大，腐蝕速率最快;低溫?zé)崮M試件次之