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本文采用交流脉冲TIG焊和激光焊两种焊接工艺,对Mg含量不同的两种含铒Al-Mg-Mn-Zr板材进行焊接研究。借助拉伸测试、硬度测试、金相显微组织观察、X射线无损探伤、扫描电镜与能谱分析、透射电镜观察、电子探针等测试分析手段,研究了焊接工艺参数对Al-Mg-Mn-Zr-Er合金焊接接头微观组织与力学性能的影响,深入分析了Er在合金中的存在形式、与合金元素的交互作用、对焊接接头的细化与强化机理。
本文探讨了TIG焊接工艺下,焊接电流与焊接速度对焊缝成形、焊接接头力学性能和微观组织的影响。研究表明:在一定焊接工艺条件下,焊接电流与焊接速度比值是影响焊缝成形质量和焊接接头力学性能的主要因素;焊接电流与焊接速度比值不当,将会造成焊缝的内部缺陷。在不同工艺参数下,两种成分板材的TIG焊接接头的拉伸强度和屈服强度最高分别达到了母材的80%和50%以上,焊接接头的热影响区靠近熔合线区域力学性能最薄弱。
本文探讨了激光焊接工艺下,激光功率与焊接速度对焊缝成形、焊接接头力学性能和微观组织的影响。研究表明:在一定焊接工艺条件下,激光功率与焊接速度比值是影响焊缝成形质量和焊接接头力学性能的主要因素;激光功率与焊接速度比值不当,将会造成焊缝的内部缺陷。在不同工艺参数下,两种成分板材的激光焊接接头的拉伸强度和屈服强度最高分别达到了母材的75%以上和60%左右,焊接接头的焊缝区力学性能最薄弱。
此外,本文深入研究了第二相粒子在焊接接头各区中的存在形式和作用机理。在母材及热影响区,Al3Er等第二相粒子沿轧制方向分布,可以细化再结晶晶粒,提高再结晶温度,减小热影响区范围,主要起细晶强化和弥散强化的作用;在焊缝区,A1、Er、Zr在基体中形成了大量的置换型的三元复合粒子Al3(Er,Zr),初生的第二相粒子细化且均匀分布在基体,没有二次析出相的存在,Er、Zr、Mn等元素部分固溶到基体中,细晶强化和弥散强化作用加强。