Al-5.4Si-0.5Mg铝合金焊丝制备工艺及焊接性能研究

论文摘要

Al-12.7Si-0.7Mg合金是最近成功研发的一种强度高、塑性好的新型可热处理变形铝硅合金,其配用焊丝的成分设计与制备的研究刚刚开始。本文采用立式半连续铸造一挤压一拉拔方法试制了O1.2mm的Al-5.4Si-0.5Mg铝合金焊丝,并采用钨极氩弧焊使用试制焊丝制备了Al-12.7Si-0.7Mg铝合金焊接接头,进而对焊接接头进行不同制度的固溶及时效热处理。采用OM、SEM和TEM等实验方法对热处理前后接头组织进行观察和分析,利用显微硬度测试及拉伸性能测试对热处理前后接头力学性能进行评定。综合分析了所研发焊丝的焊接性能及可热处理强化效果,研究结果对于推动Al-12.7Si-0.7Mg合金的应用具有实际意义。研究结果表明：1.采用立式半连续铸造→热挤压→多道次拉拔方法所制备01.2mm规格Al-5.4Si-0.5Mg成分铝合金焊丝表面质量良好,内部组织均匀,焊后焊缝成形良好；2.经固溶和时效热处理,Al-5.4Si-0.5Mg焊丝焊接接头焊缝区密集排布的针片状共晶Si相转变为粒状,柱状α-Al枝晶转变为等轴状枝晶,熔合区内柱状晶粒消失,热影响区内部分黑色点状Mg2Si相、灰色AlFeSi相和细小共晶Si相融入基体,随固溶温度的升高,共晶Si相和铝基体晶粒尺寸均呈增大的趋势,随时效时间的延长,接头各区内Mg2Si相析出更为充分；3.经固溶和时效热处理,Al-5.4Si-0.5Mg焊丝焊接接头各区显微硬度均显著提高并最终趋于一致,当固溶温度升高至540℃且时效时间延长至3h时,接头显微硬度达到最高；4.未经热处理时,Al-5.4Si-0.5Mg焊丝焊接接头抗拉强度为195MPa,延伸率为8%,接头强度接近母材强度的100%,焊丝焊接性能优异;热处理后,随固溶温度的升高和时效时间的延长,接头抗拉强度显著提高,延伸率则有所下降,经540-C固溶1.5小时且180℃时效3小时后其抗拉强度为381MPa,延伸率为4%,与热处理前相比,接头强度提高近96%,热处理强化效果显著；5.新型Al-5.4Si-0.5Mg成分铝合金焊丝焊接性能优异,其焊接接头可热处理强化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 铝硅合金的发展及应用
• 1.2 含镁高硅铝合金的发展及焊接研究
• 1.3 铝合金焊丝的选用及生产
• 1.3.1 铝合金焊丝选择原则
• 1.3.2 铝合金焊丝生产工艺
• 1.4 铝合金焊后热处理
• 1.4.1 固溶热处理
• 1.4.2 时效热处理
• 1.5 研究意义及内容
• 1.5.1 研究意义
• 1.5.2 研究内容
• 第2章 实验材料、设备及方法
• 2.1 实验方案
• 2.2 实验材料
• 2.3 实验设备
• 2.3.1 焊丝生产设备
• 2.3.2 焊接设备
• 2.3.3 热处理设备
• 2.4 检测与分析方法
• 2.4.1 显微组织观察
• 2.4.2 力学性能测定
• 2.4.3 SEM和EDS分析
• 第3章 铝合金焊丝的制备
• 3.1 焊丝合金的熔铸及棒料热挤压
• 3.1.1 焊丝合金成分设计
• 3.1.2 焊丝合金锭坯熔铸
• 3.1.3 焊丝合金棒料热挤压
• 3.2 焊丝线胚制备工艺
• 3.2.1 线坯拉拔工艺设计
• 3.2.2 线坯中间退火工艺
• 3.3 焊丝制备工艺对焊丝线胚组织和性能的影响
• 3.3.1 变形方式对焊丝线胚组织的影响
• 3.3.2 变形量对线胚力学性能的影响
• 3.4 成品焊丝表面处理
• 3.5 本章小结
• 第4章 焊接实验及焊接接头组织与性能
• 4.1 焊接实验
• 4.1.1 焊接材料
• 4.1.2 焊接工艺
• 4.2 焊接接头组织与性能
• 4.2.1 焊接接头显微组织
• 4.2.2 焊丝熔滴显微组织
• 4.2.3 焊接接头力学性能
• 4.3 焊接接头气孔及层状偏析分析
• 4.3.1 焊接接头气孔分析
• 4.3.2 焊接气孔预防及控制
• 4.3.3 焊接接头焊缝区层状偏析分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 热处理后焊接接头组织与性能
• 5.1 固溶热处理后焊接接头组织与性能
• 5.1.1 固溶热处理后焊接接头的显微组织
• 5.1.2 固溶处理后焊接接头的显微硬度
• 5.1.3 固溶处理后焊接接头拉伸性能
• 5.2 固溶及时效处理后焊接接头组织与性能
• 5.2.1 固溶及时效处理后焊接接头显微组织
• 5.2.2 固溶及时效热处理后焊接接头显微硬度
• 5.2.3 固溶及时效处理后焊接接头拉伸性能
• 5.3 焊接接头拉伸断口分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢