论文部分内容阅读
喷射成形7xxx系铝合金具有超高强度、高韧性、抗疲劳、耐腐蚀、可超塑性成形等性能。焊接技术是喷射成形7xxx系铝合金应用中的一个关键技术,基于氩弧焊的技术优点,本论文采用氩弧焊方法对喷射成形7xxx系铝合金进行焊接,从焊接性,尤其是焊接裂纹敏感性和焊接强度等方面考虑,选用了4043、5356以及7055三种焊接填充材料进行TIG焊平板对焊试验研究。采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜等测试手段,对力学性能、组织、相成分及焊后热处理接头性能的变化情况进行研究。结果表明:在合适的焊接工艺参数下,采用TIG焊接方法能够实现喷射成形7xxx系铝合金的焊接;对比所选的焊接材料,其中5356焊丝具有较大的焊接热裂纹敏感性,焊接热输入较高时,在熔合区内出现贯穿性裂纹并沿着熔合区扩展;在热输入低时,虽然焊接接头热裂纹倾向变小,但抗拉强度比选用4043及7055焊材进行焊接时的接头强度要低。对选用5356焊丝进行焊接的试样通过XRD分析,初步确定,采用5356焊丝对喷射成形7xxx系铝合金进行TIG焊接时,在靠近熔合区的焊缝中存在粗大白色小岛状组织,该组织由相α-Al、Al0.403Zn0.597和Al7Cu3Mg6组成。在焊接非平衡凝固过程中,由母材扩散到熔合区的溶质元素在晶界和枝晶间偏析,形成Al7Cu3Mg6低熔点共晶,以液膜形式铺展润湿晶界,由于共晶液相数量较少不能通过“愈合”效应回填凝固中已产生的裂纹,造成喷射成形7xxx系铝合金产生热裂纹。采用不同焊丝进行TIG焊时,母材为7055铝合金与7475铝合金的硬度曲线变化规律基本一致,选用7055焊材时在焊缝及热影响区的硬度值最高,5356焊丝次之,4043焊丝最低。通过SEM和EDS表明,选用4043和5356焊丝进行喷射成形7055铝合金TIG焊时,焊缝中合金元素Si、Fe、Zn和Cu主要沿着晶界密布,在晶内分布相对较少,4043焊丝中的Si元素含量较高,在焊接过程中利用铝合金的“自愈合”效应,填充了液态金属收缩时引起的空隙,热裂纹倾向性较小。喷射成形7xxx系铝合金采用七系列焊丝进行TIG焊接,焊接接头经固溶+时效处理后,焊缝组织均匀、晶粒有所长大,但没有出现过烧现象,且接头强度得到了显著提高,达到了母材强度的80%,表明本研究拟定的热处理工艺是合理的。