6082-T6铝合金FSW接头腐蚀行为的研究

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腐蚀与疲劳是导致铝合金焊接结构失效的主要原因,每年因此造成大量的经济损失,引发的灾难事故屡见不鲜。铝合金在搅拌摩擦焊接过程中,接头各区经历不同程度塑性变形和焊接热循环影响,导致第二相粒子和α-Al基体微观组织发生不同程度的变化,在腐蚀环境中具有不同的腐蚀敏感性。本文针对高速列车车钩座用6082-T6铝合金FSW接头组织与腐蚀行为进行系统研究,揭示影响腐蚀的关键因素,这对于制定有效的铝合金FSW接头防腐对策和腐蚀评价标准,促进6082-T6铝合金FSW应用具有重要的工程意义。本文采用晶间腐蚀试验方法研究了 6082-T6铝合金FSW接头的晶间腐蚀敏感性。研究结果表明,析出相粒子特征是影响晶间腐蚀敏感性的决定性因素。母材区晶内存在大量的β"相,PFZ宽度为100nm,晶间腐蚀敏感性较高。受焊接热循环影响,搅拌区至热影响区析出相发生不同程度的回溶、长大和转变,析出相密度下降,导致搅拌区、热机影响区、近缝热影响区(HAZ1)和近母材热影响区(HAZ3)晶间腐蚀敏感性较小,介于HAZ1和HAZ3之间的HAZ2区域晶间腐蚀敏感性较大,该区域观察到沿晶分布的尺寸为30 nm左右的富Cu相粒子。另外采用慢应变速率拉伸应力腐蚀试验方法和四点弯曲应力腐蚀试验方法研究了 6082-T6铝合金FSW接头应力腐蚀行为。在慢应变速率拉伸应力腐蚀实验中,所有试样ISSRT值在0.01~0.05范围内分布,接头应力腐蚀敏感性指数较低,与10-6 s-1应变速率相比,4 ×10-7 S-1应变速率条件下,接头ISSRT值表现出增大的趋势。在四点弯曲应力腐蚀实验中,所有试样横断面未观察到应力腐蚀裂纹,仅在拉应力表面观察到大量的点蚀坑。结晶相特征对点蚀坑的大小和密度有重要影响。搅拌区由于经历高温和严重塑性变形,结晶相粒子碎化且弥散分布,在进行四点弯曲应力腐蚀实验过程中,搅拌区承受的拉应力最大,因此该区点蚀坑密度较大。中心层试样的搅拌区经历两次塑性变形,结晶相粒子更细小弥散,所以点蚀程度比上表层试样和下表层试样的搅拌区严重。综合慢应变速率拉伸应力腐蚀和四点弯曲应力腐蚀实验可知,6082-T6铝合金FSW接头没有应力腐蚀倾向性。第二相粒子特征和α-Al基体微观组织特征是影响6082-T6铝合金FSW接头各区腐蚀行为的重要因素,其中,第二相粒子特征是决定性因素。
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