A7N01鋁合金激光-MIG復(fù)合焊接頭組織特征及力學(xué)性能研究.pdf

1、節(jié)能減排是當(dāng)前列車、汽車等工業(yè)領(lǐng)域迫切需要解決的難題，而輕量化是解決這一問題的主要措施。由于鋁合金具有加工性好、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)得到越來越廣泛的使用。然而研究表明，鋁合金熔焊時(shí)存在焊縫成形不佳、氣孔、咬邊、裂紋等缺陷，綜合性能有待進(jìn)一步提高。激光-MIG復(fù)合焊接技術(shù)不僅集成了兩種熱源的優(yōu)勢(shì)，而且又彌補(bǔ)了各自的缺點(diǎn)，是一種全新高效的新型焊接方法。為此，本文開展了4mm厚A7N01鋁合金激光-MIG復(fù)合焊接工藝試驗(yàn)、焊縫成形特點(diǎn)

2、、氣孔分布規(guī)律、顯微組織特征以及綜合力學(xué)性能等多方面的研究。
　　研究表明：激光功率、焊速和MIG電流是影響復(fù)合焊焊縫形貌的主要參數(shù)。通過工藝優(yōu)化獲得良好表面成形的參數(shù)如下:焊接速度取4m/min，激光功率取3.5kW，電流取140A，光絲間距取2mm，離焦量取-2mm。焊縫中心區(qū)形成了樹枝狀結(jié)構(gòu)分明的等軸晶，焊縫熔合區(qū)形成了柱狀晶。焊縫中強(qiáng)化元素Zn的蒸發(fā)燒損導(dǎo)致強(qiáng)化相顆粒明顯減少，這是造成鋁合金復(fù)合焊接頭軟化的主要原因之一。<

3、br>　　本文采用同步輻射X射線成像技術(shù)和Amira軟件構(gòu)建出了激光-MIG復(fù)合焊縫中三維氣孔分布圖，對(duì)接頭內(nèi)部氣孔進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明，焊縫中氣孔體積分?jǐn)?shù)為0.57％，最大面積分?jǐn)?shù)為4.56%。氫氣孔在焊縫中心的上部區(qū)域彌散分布，為近球形，尺寸約在0.1~79μm之間；工藝氣孔存在焊縫中下部，呈不規(guī)則的空間形貌，尺寸約為110~120μm。
　　焊縫區(qū)的平均顯微硬度低于母材，硬度平均值為76HV，達(dá)到母材的77.56%。接頭

4、在焊縫中心處斷裂，抗拉強(qiáng)度為268MPa，為母材的76.6%。拉伸斷口存在大量密集分布的氣孔，它們可直接減少焊接結(jié)構(gòu)的承載面積。
　　焊接接頭疲勞裂紋具有多源萌生和同步擴(kuò)展的特征，疲勞裂紋源主要為接頭中存在夾渣、氣孔、裂紋等焊接缺陷，裂紋擴(kuò)展區(qū)可觀察到明顯二次裂紋和疲勞輝紋，瞬斷區(qū)呈現(xiàn)類似于靜載斷裂的韌窩斷裂。母材疲勞壽命高于接頭疲勞壽命的主要原因是：接頭中存在的氣孔等焊接缺陷極易發(fā)展為疲勞裂紋源，進(jìn)而縮短整個(gè)疲勞斷裂過程；而且，