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激光—电弧复合焊7075-T6铝合金接头软化行为研究

作　者: 余啸
导　师: 徐道荣
学　校: 合肥工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 铝合金激光-电弧复合焊软化行为气孔率强度模型
分类号: TG407
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 39次
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内容摘要

时效强化型7075-T6铝合金熔化焊后，接头会出现严重的“软化”现象。其中气孔是影响接头服役性能的重要因素之一。但长期以来，由于受技术条件和分析手段的限制，人们只能从断口或X射线探伤获得气孔较为粗略的统计结果，部分研究结论甚至还有矛盾之处。本文不仅通过常规测试手段，如静载拉伸试验、金相观察（OM）、扫描电子显微技术（SEM/EDS）、透射电子显微技术(TEM)，而且还首次利用上海高能同步辐射光源(SSRF)等先进的材料研究手段，深入分析了激光-电弧复合焊7075-T6铝合金接头的软化机理，并建立了基础的强度理论模型，从不同角度深入揭示了接头静强度下降的原因。基于同步辐射光源，还首次给出了接头区强化元素的分布图，如Zn和Cu的含量分布图及焊缝中心气孔三维分布图。主要研究结论如下：(1)复合焊焊接接头的抗拉强度大约为母材的53%，软化较为严重，整个接头强度最弱的部位在焊缝中心。(2)由于熔池温度过高导致Zn元素蒸发烧损及在熔池凝固过程中Cu元素发生严重逆偏析，致使热影响区的强化元素要高于焊缝中心。(3)复合焊焊接接头的弹性模量略高于母材，可能是由于化学成分、微观结构、焊缝几何形貌及残余应力分布不均匀导致。(4)复合焊焊接接头中气孔尺寸范围从小于0.01μm到大约107μm，通过Schwartz-Saltykov方法建模评估了气孔对于静强度的破坏性。(5)建立了7075-T6复合焊对接接头强度的数学模型，并以此表达了弹性模量、气孔率及焊接热输入之间的定量关系。该数学模型的计算结果与试验结果有很好的一致性。(6)气孔对接头静强度影响较小，而焊接热输入致微观组织改变和强化元素损失是接头静强度降低的主要原因。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
致谢  8-9
目录  9-11
插图清单  11-12
第一章绪论  12-23
  1.1 研究背景及意义  12
  1.2 超高强铝合金研究现状  12-14
    1.2.1 超高强铝合金简介  12-13
    1.2.2 超高强铝合金热处理  13
    1.2.3 超高强铝合金组织与性能  13-14
  1.3 铝合金焊接方法研究现状  14-18
    1.3.1 铝合金的搅拌摩擦焊接  14-16
    1.3.2 铝合金的激光焊接  16
    1.3.3 激光电弧复合焊  16-18
  1.4 铝合金的焊接研究现状  18-21
    1.4.1 铝合金焊接性的影响因素  18-19
    1.4.2 铝合金的主要焊接问题  19-21
  1.5 铝合金复合焊接头软化研究现状  21
    1.5.1 “过时效”现象致接头软化  21
    1.5.2 焊缝内部几何不连续致接头强度下降  21
  1.6 本课题研究内容  21-23
第二章实验材料与方法  23-28
  2.1 实验材料  23
  2.2 复合焊接试验  23-24
  2.3 性能测试  24-25
    2.3.1 金相观察  24
    2.3.2 接头拉伸试验  24-25
    2.3.3 接头显微硬度测试  25
    2.3.4 透射电镜显微组织观察  25
  2.4 同步辐射 X 光源  25-28
第三章复合焊接头软化行为研究  28-38
  3.1 接头软化现象  28-29
  3.2 接头元素分布图  29-32
  3.3 接头显微组织结构  32-36
  3.4 本章小结  36-38
第四章接头强度模型  38-45
  4.1 气孔率模型  38-40
  4.2 强度建模  40-44
    4.2.1 弹性模量——抗拉强度关系  41
    4.2.2 接头强度模型  41-43
    4.2.3 强度模型的验证  43-44
  4.3 本章小结  44-45
第五章结论及展望  45-46
参考文献  46-49
攻读硕士学位期间发表的论文  49-51

激光—电弧复合焊7075-T6铝合金接头软化行为研究

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