LF21铝合金TIG/FSW焊接头组织与性能研究

论文摘要

论文以LF21铝合金为背景材料,分别采用搅拌摩擦焊（FSW）和钨极氩弧焊（TIG）焊接方法,选用优佳的工艺参数,进行了6mm厚LF21铝合金板（对接接头）的焊接。论文分析了焊接接头的微观组织和常规力学性能,比较了两种焊接方法的优缺点。论文结论如下:1. 6mm厚的LF21铝合金板采用FSW,焊接效率较高,变形很小。当搅拌头旋转速度为800r/min,焊接速度为150mm/min时,可获得成型良好、无缺陷的焊接接头。2.TIG焊焊缝组织特征为α基体+金属间化合物析出相,大多呈现粗大柱状晶形态,FSW焊焊核组织特征与TIG焊焊缝类似,但呈现细小的等轴晶形态。3.FSW焊接头的抗拉强度为134.7MPa,母材的抗拉强度为155.8MPa,焊接接头强度系数为0.87;接头弯曲性能优异,正弯、背弯曲角度都为180°,且没有裂纹出现;焊缝冲击韧性最好,热影响区冲击韧性较差。4. TIG焊时,用铝镁焊丝（HS331）和铝锰焊丝（HS321）作为填充金属,能获得力学性能良好的接头,铝硅焊丝（HS311）焊缝金属抗拉强度较高,但塑性较差。TIG焊接头的强度系数的均值为0.74。5.LF21铝合金TIG焊时,改变坡口型式对接头性能影响不明显;为减小焊接变形及接头软化现象,建议尽量选用小的焊接线能量。6. LF21铝合金FSW焊接效率较高,接头成型良好、变形很小,且强度系数比TIG焊接头强度系数高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究背景
• 1.3 课题研究内容及意义
• 第一章 铝及铝合金的焊接
• 1.1 铝及铝合金
• 1.2 铝及铝合金的分类
• 1.3 铝及铝合金的焊接特点
• 1.4 铝及铝合金的各种焊接方法
• 1.4.1 钨极氩弧焊
• 1.4.2 搅拌摩擦焊
• 1.4.3 其他焊接方法
• 本章小结
• 第二章 试验材料与试验方法
• 2.1 LF21 铝合金TIG 焊试验材料和试验方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验方法
• 2.1.3 焊接工艺试验
• 2.1.4 焊接工艺评定试验
• 2.1.5 焊接接头组织分析
• 2.1.6 焊接接头显微硬度试验
• 2.1.7 断口扫描电镜观察及接头成分的能谱分析
• 2.2 LF21 铝合金FSW 焊接头试验材料和方法
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 试验设备
• 2.2.3 FSW 接头金相组织分析
• 2.2.4 拉伸试验及拉伸断口分析
• 2.2.5 弯曲试验
• 2.2.6 冲击试验及冲击断口分析
• 2.2.7 显微硬度试验
• 第三章 试验结果与分析
• 3.1 LF21 铝合金焊接接头组织分析
• 3.1.1 TIG 焊接接头的宏观形貌
• 3.1.2 FSW 焊接接头宏观形貌
• 3.1.3 TIG 焊接头的微观显微组织
• 3.1.4 FSW 焊接头显微组织分析
• 3.1.5 接头组织比较
• 3.2 LF21 铝合金接头拉伸性能分析
• 3.2.1 TIG 焊接头拉伸试验
• 3.2.2 FSW 焊接头拉伸试验
• 3.2.3 接头力学性能比较
• 3.3 LF21 铝合金接头弯曲性能
• 3.3.1 TIG 焊接头弯曲性能
• 3.3.2 FSW 接头弯曲性能
• 3.4 LF21 接头显微硬度分析
• 3.4.1 TIG 焊接头显微硬度结果
• 3.4.2 FSW 焊接头显微硬度分布
• 3.5 FSW 接头冲击性能分析
• 3.6 TIG 焊接头成分分析
• 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