6082铝合金搅拌摩擦焊与MIG焊接头组织与力学性能的研究

论文摘要

轻量化是运输装置发展方向的中心议题之一。铁路车辆采用铝合金结构不但可以节能增效、更为重要的是减轻了车体自身重量。随着铝合金材料应用越来越广泛,其焊接技术也变得尤为重要。目前,国内针对铝合金的焊接普遍采用熔化极惰性气体保护焊(MIG焊)工艺。然而由于铝合金化学性质活泼,导热性强等原因,使接头表面易氧化,从而出现焊接缺陷。自1991年搅拌摩擦焊工艺问世以来,因其明显的优势而受到各行各业的重视。但在我国的铁路行业中应用还不普遍。本课题以高速列车车体所用材料为研究背景,分别对6082铝合金MIG焊和搅拌摩擦焊焊接接头,进行拉伸、弯曲、疲劳、冲击、硬度等常规力学性能试验和金相组织分析,并应用扫描电镜对冲击、拉伸和疲劳断口形貌进行观察分析。试验结果表明:MIG焊接头焊缝组织为等轴枝晶。FSW焊组织比MIG焊晶粒更为细小,焊接热影响区更狭窄。FSW接头正弯角度可达90°,而MIG焊接头弯曲试验正弯、背弯角度均不超过90°,FSW焊接头弯曲性能优于MIG焊。在107循环次数下,FSW焊接接头疲劳强度为108MPa,而MIG焊接头疲劳强度为97MPa。FSW接头焊核区、热机影响区和热影响区的室温冲击功均高于母材。MIG焊焊接接头和FSW焊接接头热影响区均存在软化现象,FSW焊接接头前进侧比后退侧软化程度严重。8mm和4mm板MIG焊接头延伸率分别为5.83%和2.92%。而FSW接头分别为1.67%和1.16%。8mm和4mmMIG焊接头抗拉强度分别为母材的77.8%和73%。而FSW接头分别为母材的77.23%和78.86%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的及意义
• 1.2 6082 铝合金研究
• 1.2.1 6082 铝合金国内外研究动态
• 1.2.2 合金元素对组织和性能的影响
• 1.2.3 6082 铝合金的应用
• 1.3 铝合金的焊接性研究
• 1.3.1 铝及铝合金的焊接裂纹倾向
• 1.3.2 焊缝气孔
• 1.3.3 阳极氧化行为
• 1.4 MIG 焊研究
• 1.4.1 MIG 焊的原理
• 1.4.2 MIG 焊焊接参数对焊接质量的影响
• 1.4.3 铝合金MIG 焊的工艺方法
• 1.4.4 MIG 焊的优点
• 1.4.5 MIG 焊接存在的问题与难点
• 1.5 搅拌摩擦焊研究
• 1.5.1 搅拌摩擦焊研究现状
• 1.5.2 搅拌摩擦焊的基本原理
• 1.5.3 搅拌摩擦焊的优点
• 1.5.4 搅拌摩擦焊的缺点
• 1.5.5 搅拌摩擦焊的应用
• 1.5.6 发展趋势
• 1.5.7 铝合金搅拌摩擦焊的研究
• 1.6 课题的来源及主要内容
• 第二章 试验材料和方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 MIG 焊工艺试验
• 2.2.2 FSW 工艺试验
• 2.2.3 显微组织分析
• 2.2.4 显微硬度试验
• 2.2.5 拉伸试验
• 2.2.6 弯曲试验
• 2.2.7 冲击试验
• 2.2.8 疲劳试验
• 2.2.9 观察断口形貌
• 本章小结
• 第三章MIG 焊接头试验结果及分析
• 3.1 焊接接头显微组织及分析
• 3.2 硬度试验结果及分析
• 3.3 拉伸试验结果及分析
• 3.3.1 拉伸试验结果
• 3.3.2 拉伸断口分析
• 3.4 弯曲试验结果及分析
• 3.5 疲劳试验结果及分析
• 3.5.1 疲劳试验
• 3.5.2 疲劳试验结果
• 3.5.3 疲劳试验断口分析
• 本章小结
• 第四章FSW 接头试验结果及分析
• 4.1 焊接接头显微组织及分析
• 4.1.1 焊缝组织的宏观分析
• 4.1.2 焊缝组织的微观分析
• 4.2 硬度试验结果及分析
• 4.2.1 焊缝横向硬度试验结果及分析
• 4.2.2 焊缝纵向硬度试验结果及分析
• 4.3 拉伸试验结果及分析
• 4.3.1 拉伸试验结果
• 4.3.2 拉伸断口分析
• 4.4 弯曲试验结果及分析
• 4.5 疲劳试验结果及分析
• 4.5.1 疲劳试验结果
• 4.5.2 疲劳试验断口分析
• 4.6 冲击试验结果及分析
• 4.6.1 冲击试验结果
• 4.6.2 冲击试验断口分析
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢