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随着航空航天运载工具不断向着大型化,轻质化和高质量方向快速发展,先进焊接技术逐渐取代传统铆接和熔化焊。高锌超高强铝合金具有优异的综合性能,在航空领域有着广阔的应用前景。 本文采用9组焊接工艺参数焊接了6mm厚高锌超高强铝合金,研究了焊接工艺参数对焊缝成形及力学性能的影响,利用硬度和室温拉伸试验对接头力学性能进行了测定,采用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对接头的微观组织进行了观察,并分析了焊后热处理对接头力学性能的影响。 结果表明:焊接速度一定时,随旋转速度的增加,飞边量逐渐增多,热输入量过大会引起焊缝表面过烧,弧形纹消失,表面粗糙。实验合金在较低的热输入下并未产生弱连接缺陷,在650rpm-100mm/min,650rpm-150mm/min,950rpm-100mm/min和950rpm-150mm/min参数下均产生了大量的弱连接缺陷,随热输入量增加,试验合金成形性能逐渐恶化。 焊接接头横截面水平方向各区域硬度损失较大,热机影响区和热影响区过渡处硬度值最低,各参数硬度曲线中最低硬度值和母材之间的最大差值均在100HV左右,力学不均匀性突出。所选参数范围内,无缺陷的焊接接头抗拉强度随搅拌头旋转速度的增加而逐渐降低,延伸率不断下降,焊接速度对抗拉强度的影响较弱。在350rpm-50mm/min参数下获得的延伸率最高为9.4%,表现为韧窝型穿晶断裂,在350rpm-100mm/min参数下获得的抗拉强度最高为484MPa,该参数下的接头经过470℃/3h+120℃/20h热处理后抗拉强度达到624MPa,接头延伸率降低到3.6%。焊后热处理并未消除950rpm-150mm/min参数下的弱连接缺陷,未能提升其强度。焊核区存在弱连接缺陷时,将显著降低接头强度和塑性,含有弱连接缺陷的接头断裂位置均位于焊核区中部。 焊核区再结晶晶粒尺寸随旋转速度的增加而增大,随焊接速度的增加而减小,部分晶内仍有较高密度位错,大部分沉淀相经过焊接热循环之后已经回溶,部分沉淀相在缓慢冷却过程中重新析出并粗化;随旋转速度的增加,热机影响区和焊核区过渡区域微观组织不均匀性减小,热机影响区仍保留有高密度位错缠结;热影响区基本保留了母材的拉长的晶粒,其晶界和晶内大部分沉淀相发生了严重的粗化,小部分溶解,是造成热影响区硬度值显著降低的根本原因。