Si、Mg、Sr與Ce對(duì)4043鋁合金焊絲修復(fù)性能的影響.pdf

1、本文主要研究調(diào)整主元素Si含量、添加微量的Mg及變質(zhì)劑Sr，Ce對(duì)4043鋁合金焊絲修復(fù)性能的影響，通過(guò)對(duì)焊接顯微組織、力學(xué)性能及焊后堆焊層耐磨性的研究確定最佳焊絲成分，并通過(guò)對(duì)最佳焊絲進(jìn)行熱處理工藝的研究，對(duì)比不同時(shí)效溫度下堆焊層的耐磨性能，確定最優(yōu)的時(shí)效工藝制度。
　　本課題在東北大學(xué)材料電磁過(guò)程研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行焊絲生產(chǎn)。采用手工交流氬弧焊進(jìn)行對(duì)焊與堆焊實(shí)驗(yàn)，對(duì)比不同焊絲成分的焊接接頭的顯微組織、硬度及拉伸性能，以及不

2、同成分堆焊金屬的顯微組織，硬度以及耐磨性能。將最佳成分堆焊金屬在540℃下固溶4h，水淬，分別在140℃，170℃和210℃下時(shí)效12h，對(duì)比熱處理前后以及不同時(shí)效溫度下的堆焊金屬的耐磨性能。
　　結(jié)果表明:焊接接頭的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均隨著Si含量的增加而增大。添加變質(zhì)劑Sr后焊縫處的柱狀晶變窄且取向更加明顯，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別提高了12.3％和15.7％。添加微量的Mg元素后，焊接接頭的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均得到了明顯的提升

3、，當(dāng)Mg含量為0.3％時(shí)焊接接頭的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度最高。添加變質(zhì)劑Ce后焊縫處的柱狀晶變窄，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度也均有小幅度提升。進(jìn)行硬度對(duì)比之后發(fā)現(xiàn)不同成分的焊絲焊后在熱影響區(qū)，熔合區(qū)和焊縫處的硬度分布大體相同，均呈現(xiàn)為“W”型。焊接接頭的硬度值隨著Si含量的增加而增大，添加變質(zhì)劑Sr后硬度值也有所增加。添加Mg后，焊接接頭的硬度值得到了明顯的提升，且當(dāng)Mg含量為0.3％時(shí)其硬度值最高。添加變質(zhì)劑Ce后發(fā)現(xiàn)其硬度沒有發(fā)生明顯的增大。綜

4、上可知，成分為5.9％Si+0.3％Mg+0.06％Sr的焊絲焊接后焊接接頭的強(qiáng)度和硬度最高。
　　堆焊層的硬度隨著Si含量的增加而增大，摩擦系數(shù)和磨損量隨著Si含量的增加而減小。添加變質(zhì)劑Sr后，堆焊層的共晶硅形貌由粗大的針狀變?yōu)榱思?xì)小的纖維狀，硬度值增大，摩擦系數(shù)和磨損量減小。添加Mg后，堆焊層的硬度值得到了明顯提高，摩擦系數(shù)和磨損量明顯減小，且含有0.3％Mg的堆焊層硬度最高，摩擦系數(shù)和磨損量最小。在Si，Mg含量相同的情況

5、下添加0.8％Ce的摩擦系數(shù)和磨損量要大于添加0.06％Sr的堆焊層。綜上，成分為5.9％Si+0.3％Mg+0.06％Sr的堆焊金屬的耐磨性能最好。
　　將最優(yōu)成分的堆焊金屬進(jìn)行熱處理后，堆焊金屬中的共晶硅顆粒發(fā)生球化。時(shí)效溫度為140℃時(shí)堆焊層的硬度與未熱處理相比發(fā)生了明顯的增大，摩擦系數(shù)和磨損量明顯減小。時(shí)效溫度為170℃時(shí)堆焊層的硬度值最大，達(dá)到了111.1HV，摩擦系數(shù)和磨損量最小，分別為0.346和0.0045g。時(shí)效