连铸L401线材及其焊接接头组织和性能

论文摘要

本文利用热型连铸法（OCC）成功制备出表面光滑的φ4mm L401线材,并分析了热型连铸各工艺参数对线材外观质量的影响。借助OM、XRD分析了线材及其焊接接头的组织。以L401为焊料,用TIG对焊LY16、 LF21,堆焊ZL117,分析了对焊接头的硬度、抗拉强度和堆焊层的耐磨性。用热分析仪测定了L401线材的相变点和膨胀系数。用失重法评定热型连铸和砂型铸造L401的腐蚀程度。在3. 5%的NaCl电解质水溶液中对L401线材及其接头进行腐蚀试验,分析了其腐蚀机理。得到如下主要结论:（1） 采用热型连铸法,在熔体温度为550℃,铸型温度535℃,初始引晶速度v=8mm/min,正常拉丝速度v=28mm/min,冷却距离距型口120mm的工艺参数下,制备了表面光滑,内部无缺陷φ4mm的L401线材。线材组织主要由定向生长的近平行状α-Al枝晶和枝晶间二元共晶（α-Al+Si）+三元共晶（α-Al+Si+CuAl2） 组成。线材可以作为铝合金焊丝使用。（2） LY16、 LF21对焊接头焊缝组织中含有大量的硬脆相CuAl2和Si相,硬度远高于母材。堆焊层中Cu、Si元素对基体α-Al的固溶强化及组织中大量网状分布的硬脆相CuAl2和硬质相Si的存在,使堆焊层的耐磨性显著提高,其耐磨性是母材ZL117的43倍。（3） 热型连铸L401线材耐蚀性优于砂型铸造线材,耐蚀性提高26%。3. 5%NaCl电解质溶液中Cl-能破坏L401合金表面的钝化膜,使钝化膜发生局部溶解和点蚀。在蚀孔内形成了钝化-活化原电池,使点蚀以自催化的方式不断发展。L401合金中α-Al相在吴占军西安理工大学硕士论文晶界析出A12Cu,在晶界附近产生贫铜区。贫铜区受到腐蚀是晶间腐蚀的根源。 （4）热型连铸L401线材三元共晶相变点温度为527.7℃,固液温度区间23℃。由于L401固液温度区间较大,因此在拉铸过程中要更加精确的调整匹配各工艺参数。热型连铸L401线材在112℃一462℃平均膨胀系数为22.1 x1o一6/℃,和铸造铝合金的相差仅5%左右,用于铸造铝合金轴瓦和活塞等部件的耐磨性堆焊,既能获得良好的耐磨性,又能获得良好的体积稳定性。关键词:热型连铸;L401线材;组织;焊接;耐磨性;耐蚀性;说明:本课题得到陕西省自然科学研究计划项目（2003EI）;陕西省教育厅产业化培育计划项目（04JC24）的资助。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 热型连铸法概述
• 1.2.1 OCC法原理及特点
• 1.2.2 OCC法设备形式及特点
• 1.2.3 OCC法的工艺
• 1.2.4 OCC技术的应用
• 1.3 铝合金的焊接
• 1.3.1 铝合金的焊接特点
• 1.3.2 铝及铝合金的焊接方法
• 1.4 铝及铝合金的腐蚀
• 1.5 小结
• 2 试验方法及内容
• 2.1 热型连铸设备
• 2.2 L401线材制备工艺及过程
• 2.2.1 热型连铸线材制备
• 2.2.2 砂型铸件制备
• 2.3 焊接试样制备
• 2.3.1 焊前准备
• 2.3.2 焊接工艺
• 2.4 显微组织分析方法
• 2.5 焊接接头的性能测试
• 2.5.1 抗拉强度
• 2.5.2 耐磨性
• 2.5.3 硬度
• 2.6 技术路线
• 3 L401热型连铸线材的组织与成形工艺
• 3.1 线材组织
• 3.2 工艺参数对线材外观质量的影响
• 3.2.1 表面粗糙
• 3.2.2 热裂
• 3.2.3 糊状型口
• 3.2.4 拉漏
• 3.2.5 弯曲
• 3.2.6 尺寸不稳定
• 3.3 小结
• 4 焊接接头的组织及性能
• 4.1 LY16、 LF21对焊接头的显微组织
• 4.2 堆焊接头的组织与耐磨性
• 4.3 焊接接头组织缺陷
• 4.4 对焊接头抗拉强度
• 4.5 小结
• 5 热物性参数测定
• 5.1 热型连铸L401相变点测定
• 5.1.1 差热分析的原理
• 5.1.2 试验过程及结果
• 5.2 热型连铸L401膨胀系数测定
• 5.3 小结
• 6 L401线材及焊接接头的腐蚀
• 6.1 失重法
• 6.2 局部腐蚀
• 6.2.1 腐蚀产物
• 6.2.2 腐蚀机理
• 6.3 小结
• 7 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文