5A30鋁合金攪拌摩擦焊接過程中微觀組織及性能研究.pdf

1、5A30鋁合金是國內(nèi)自主研究設(shè)計(jì)的一種鋁合金,是在5083鋁合金的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型鋁合金。攪拌摩擦焊接是國內(nèi)外公認(rèn)的一種具有潛力的固相連接技術(shù)。目前關(guān)于5A30鋁合金攪拌摩擦焊接的研究鮮見報(bào)道。因此,本課題選取攪拌摩擦焊接較少涉及的5A30鋁合金板材作為研究對象,利用SEM-EBSD對攪拌摩擦焊后各區(qū)域微觀組織結(jié)構(gòu)的演化規(guī)律進(jìn)行了研究,并對焊接過程中材料的流動形式及動態(tài)再結(jié)晶機(jī)制進(jìn)行了深入的討論。利用SEM-ECC對各區(qū)域第二相

2、的分布及性能進(jìn)行了研究。主要得到的結(jié)果如下:
　　①通過EBSD研究表明,攪拌摩擦焊接接頭由母材區(qū)、熱影響區(qū)、熱機(jī)影響區(qū)及焊核區(qū)四部分組成。母材區(qū)的軋制態(tài)晶粒經(jīng)動態(tài)再結(jié)晶形成了焊核區(qū)細(xì)小的等軸再結(jié)晶晶粒,且平均晶粒尺寸從頂部到底部逐漸變小,此過程的動態(tài)再結(jié)晶機(jī)制主要為連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶和幾何動態(tài)再結(jié)晶;熱機(jī)影響區(qū)的晶粒形貌為拉長的晶粒間混雜著部分等軸再結(jié)晶晶粒;熱影響區(qū)因只受熱循環(huán)作用,晶粒形貌與母材區(qū)幾乎相同。
　　②通過熱機(jī)

3、影響區(qū)的EBSD研究得出了材料在焊接過程中的流動形式。軸肩影響區(qū)內(nèi)前進(jìn)側(cè)材料隨著軸肩的旋轉(zhuǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動并向前移動,后退側(cè)材料隨著軸肩的旋轉(zhuǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動并向后移動;攪拌針影響區(qū)內(nèi)前進(jìn)側(cè)材料首先沿著攪拌針的旋轉(zhuǎn)方向順時(shí)針轉(zhuǎn)動,隨后向后移動填充攪拌針向前移動后留下的空腔,后退側(cè)材料沿著攪拌針的旋轉(zhuǎn)方向順時(shí)針轉(zhuǎn)動并停止在攪拌針的后方,填充攪拌針向前移動后留下的空腔。
　　③對焊接接頭沿ND方向各層面的織構(gòu)組分進(jìn)行了分析。0.35mm層焊核區(qū)的

4、織構(gòu)組分為Cube{100}<001>,其他區(qū)域?yàn)?Cube{100}<001>和Copper{112}<111>;1.35mm層焊核區(qū)的織構(gòu)組分 Brass{110}<112>,前進(jìn)側(cè)及后退側(cè)熱機(jī)影響區(qū)為 Brass{110}<112>和 Copper{112}<111>,前進(jìn)側(cè)熱影響區(qū)為Cube{100}<001>和Brass{110}<112>,后退側(cè)熱影響區(qū)為Copper{112}<111>和Cube{100}<001>;2.3

5、5mm層焊核區(qū)的織構(gòu)組分主要為<111>//ND指向TD約50°的方向,3.35mm層焊核區(qū)的織構(gòu)組分主要為<111>//ND指向TD約40°的方向,并逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了約30°,2.35mm及3.35mm層前進(jìn)側(cè)及后退側(cè)熱機(jī)影響區(qū)為S{123}<634>和Copper{112}<111>,其他區(qū)域與母材區(qū)幾乎相同。
　　④通過硬度試驗(yàn)及ECC分析表明,各層面的硬度分布曲線幾乎相同,焊核區(qū)的硬度值最高,母材區(qū)的硬度值最低。各層面的第二相