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铝及铝合金在近代工业尤其是高铁、汽车及舰船产业中的地位越来越显著,由于其较高的比强度、良好的加工性及高的性价比等优点,已成为交通工具轻量化的首选材料。5083铝合金广泛应用于高铁外板、补强板及舰船甲板等承载结构中,主要配用ER5356焊丝,但目前国产焊丝的加工性能较差,焊接接头的塑韧性较低,难以满足焊接要求。本文针对这一问题,以改善焊丝加工性及焊接性为目的,在优化了焊丝制备工艺的基础上,系统地研究了Si、Zr对ER5356焊丝及5083铝合金焊接接头组织、性能的影响,并对其作用机理进行了探讨。研究了Si元素在ER5356焊丝中的作用,发现Si含量不宜超过0.2wt.%,控制在0.12wt.%以内最佳。当Si含量高于0.12wt.%后,随着Si含量的增加,ER5356焊丝铸态合金组织中含硅粗大相增多,焊丝的抗拉性能下降,硬度不均匀性加剧,机械刮削后焊丝表面质量变差,焊接电流、电压波动较大,所得5083铝合金焊接接头的力学性能也显著下降;特别是当Si含量超过0.2wt.%后,ER5356焊丝铸态合金中含硅粗大相在晶界处富集,与α-Al基体构成鱼骨状共晶组织,所得5083铝合金焊缝组织中含硅粗大相较多且出现氢气孔,焊丝及其焊接接头的力学性能急剧恶化。微量元素Zr的添加可以细化ER5356焊丝铸态合金及5083铝合金焊缝的显微组织,分析认为适量Zr元素会与Al结合形成Al3Zr和Al3(Zr,Ti)颗粒,与Al3Ti颗粒一起作为异质形核核心,从而提高非均匀形核能力。当Zr的添加量为0.05~0.15wt.%时,晶粒细化效果明显,尤其在0.1wt.%附近时,达到最佳细化效果;当Zr的添加量达到0.2wt.%后,合金晶粒细化效果减弱,组织不均匀性加剧,主要因为过多的Zr会形成粗大板条状Al3Zr化合物以及造成钛变质剂“中毒”,减弱Zr、Ti的复合变质细化作用。微量元素Zr的添加可以改善ER5356焊丝及5083铝合金焊接接头的性能,随着Zr含量的增加,ER5356焊丝及焊接接头的抗拉性能先升高后降低,在0.1wt.%附近时出现峰值,此时焊接接头的抗拉强度及断后伸长率分别达305MPa和15.8%,比未添加Zr时分别高出6.3%和19.7%,拉伸断口韧窝细小均匀且最深,弯曲试样无裂纹产生,焊接接头的耐腐蚀性能也较好;同时,适量Zr的添加还能有效抑制接头软化,显著提高焊缝的显微硬度。当Zr的添加量达到0.2wt.%后,ER5356焊丝及焊接接头的抗拉性能下降明显,焊丝表面硬度不均性加剧,机械刮削后表面质量变差,焊接电流、电压波动较大,焊接接头的耐腐蚀性能也开始下降,可见过多的Zr对ER5356焊丝及焊接接头的性能并无益处。