5052鋁合金攪拌摩擦焊組織及性能研究.pdf

1、5052鋁合金有高的可塑性和良好的焊接性的防銹合金，是廣泛用于航空和軌道交通領(lǐng)域用輕量化材料。對于鋁合金連接技術(shù)而言，它減少了其他焊接方法在焊接過程中存在的氣孔、裂紋、不環(huán)保、接頭率下降、焊接變形大、需要焊絲填充、接頭不美觀等問題，而攪拌摩擦焊可以有效的解決這些問題。
　　本研究選取2mm厚5052鋁合金，采用不同的焊接速度和旋轉(zhuǎn)速度的工藝參數(shù)進行攪拌摩擦焊連接。焊接采用的攪拌頭軸肩尺寸為12mm，攪拌針為圓臺形（截頭錐形）、螺紋

2、右旋。針對旋轉(zhuǎn)速度和焊接速度的變化，在焊接過程中采用下壓量為0.1mm，焊針傾斜2.5°的固定參數(shù)，選取大范圍的以旋轉(zhuǎn)速度和焊接速度為變量的工藝參數(shù)進行焊接。通過OM、SEM、EDS、硬度試驗和拉伸試驗等技術(shù)手段對其工藝參數(shù)、微觀組織及性能之間的關(guān)系進行系統(tǒng)研究，探索焊接工藝參數(shù)與接頭組織和性能的相關(guān)性。為5052鋁合金攪拌摩擦焊焊接工藝參數(shù)提供參考。結(jié)果表明：2mm厚5052鋁合金攪拌摩擦焊接頭組織劃分為3個區(qū)域：焊核區(qū)、過渡區(qū)、母材

3、區(qū)。焊核區(qū)為細小的等軸再結(jié)晶組織；過渡區(qū)較窄，分為熱機影響區(qū)和熱影響區(qū)，熱機影響區(qū)為拉長變形的纖維狀組織，熱影響區(qū)組織則只受焊接熱循環(huán)的影響發(fā)生長大但與母材組織相似；母材區(qū)不受影響為原始組織；前進側(cè)過渡區(qū)寬度相比于后退側(cè)過渡區(qū)而言較窄。在旋轉(zhuǎn)速度為1200rpm時，焊接速度分別為120mm/min、240mm/min、360mm/min、480mm/min和600mm/min時焊接區(qū)的晶粒，為細小的等軸晶，平均晶粒尺寸分別為10.8μm

4、、10.1μm、9.3μm、8.2μm和7.6μm。晶粒尺寸變化規(guī)律為：在固定旋轉(zhuǎn)速度時，焊接區(qū)的動態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸會隨著焊接速度的增加而減小。在焊接速度為240mm/min時，旋轉(zhuǎn)速度分別為600rpm、800rpm、1000rpm和1200rpm時焊接區(qū)的晶粒，為細小的等軸晶，平均晶粒尺寸分別為8.1μm、9.2μm、9.6μm和10.1μm。晶粒尺寸變化規(guī)律為：在固定焊接速度時，焊接區(qū)的動態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸會隨著旋轉(zhuǎn)速度的增加而增大

5、。焊縫硬度呈“w”形分布，焊接區(qū)硬度略低于母材，熱影響區(qū)硬度最低，顯微硬度主要由晶粒尺寸和位錯密度決定，硬度與晶粒尺寸成反比關(guān)系，由于熱影響區(qū)晶粒尺寸最大，硬度值則最低。母材室溫抗拉強度為245Mpa，伸長率為9.0%，攪拌摩擦焊接頭的力學(xué)性能相比母材而言均有所下降，攪拌摩擦焊的最佳工藝參數(shù)為：當旋轉(zhuǎn)速度為1200rpm、焊接速度為600mm/min時，攪拌摩擦焊焊接接頭的室溫抗拉強度可達216Mpa，可達母材強度245MPa的88.1