论文部分内容阅读
焊接技术在工业生产中发挥着不可替代的作用,传统焊接方法都有自己特定的应用领域和缺陷。为消除或减轻焊接过程中产生的缺陷,将激光束和电弧耦合成一个过程,即为激光-电弧复合焊,能够很好地集成激光焊接与弧焊的优点,并能避免或减轻各自的缺点。但是铝合金焊接接头耐蚀性较差限制了激光-电弧复合焊接技术的广泛应用,因此研究焊接接头的耐腐蚀性能及腐蚀防护具有重要意义。本文采用光纤激光器和全数字化焊机,对6061/7075异种铝合金进行激光-MIG复合焊接实验,在前期实验的基础上,研究了不同焊接间隙对焊接接头的显微组织、物相组成、显微硬度、拉伸性能的影响,获得了较佳的焊接工艺参数;在焊接接头表面分别制备了微弧氧化膜层及石墨烯/微弧氧化复合膜层,对比研究了两种膜层的表面形貌、截面形貌、膜层结构、物相组成及耐腐蚀性能,分析了微弧氧化膜层对耐腐蚀性能的影响,初步探讨了添加石墨烯对微弧氧化膜层耐腐蚀性能的影响及机理。结果表明:（1）异种铝合金的激光-MIG复合焊接接头各部分的显微组织有明显差异,主要由5个区域组成:6061母材区（6-BM）、6061热影响区（6-HAZ）、焊缝区（WZ）、7075热影响区（7-HAZ）和7075母材区（7-BM）。其中,热影响区的显微硬度分别低于对应的母材区,硬度分布规律为:7-BM>7-HAZ>6-BM>WZ>6-HAZ;拉伸试验表明断裂发生在6061侧热影响区;当焊接间隙为0.2 mm时,焊接接头的抗拉强度和延伸率均稍高,该参数下加工的焊件具有较好的力学性能。（2）焊接接头的耐蚀性研究结果表明,热影响区的耐蚀性均分别低于对应的母材区。其中,7-HAZ的耐蚀性最差,WZ的耐蚀性优于7-HAZ。焊接接头不同区域之间的电位差异构成了腐蚀原电池反应,其中7-HAZ在电偶腐蚀对中作阳极被腐蚀,其相邻的WZ和6-BM则受到阴极保护的作用;第二相与基体之间形成的微电偶腐蚀对也加剧了焊接接头的腐蚀,在7-HAZ中发现了T（AlZnMgCu）相作阳极被腐蚀,6-HAZ中存在的Al-Si-Fe和Mg2Si相作阴极使其周围的?-Al基体遭到侵蚀,同样存在于WZ的Mg2Si相使周围的基体发生点蚀,点蚀形成了不规则的腐蚀形貌。（3）微弧氧化处理后,全浸腐蚀试样没有明显的腐蚀产物,焊接接头各个区域的腐蚀电流密度相比无膜层的试样降低了两个数量级;腐蚀电位相比微弧氧化处理前往正向移动,且分布更为集中,各个区域耐蚀性差异减小。微弧氧化处理可以有效的改善异种铝合金激光-MIG复合焊接接头的耐腐蚀性能。（4）对比微弧氧化膜层和石墨烯/微弧氧化复合膜层的结构和腐蚀行为,发现在不同区域两种膜层所含物相主要是γ-Al2O3和少量莫来石相。两种微弧氧化膜层均由致密内层和多孔外层组成,致密内层可以隔断外界腐蚀介质与铝基体的接触,起到主要的防腐蚀作用。添加石墨烯后,复合膜层的致密性和均匀性得到改善,复合膜层的腐蚀电流密度较无石墨烯添加的膜层进一步降低,腐蚀电位分布更加集中,石墨烯/微弧氧化复合膜层的耐蚀性比微弧氧化膜层稍高。