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原文传递 6082-T6铝合金电子束焊接工艺及其接头组织与性能

论文题名：	6082-T6铝合金电子束焊接工艺及其接头组织与性能
关键词：	铝合金;电子束焊接工艺;接头组织;力学性能;列车车体
摘要：	6082-T6铝合金属于Al-Mg-Si系可热处理强化铝合金，由于具有轻质高强、良好的挤压成型性和耐腐蚀性等特点，近年来在轨道交通行业尤其是在高速列车车体上得到了广泛应用。由于该铝合金在实际生产中大多作为焊接结构使用，采用传统的焊接方法如TIG、MIG等进行焊接时，易造成接头焊缝组织粗大、焊缝气孔率高以及产生热裂纹等缺陷，导致难以获得高质量的焊接接头，在一定程度上限制了其使用。相比较而言，真空电子束焊(EBW)具有能量密度高、热输入小、焊接变形小等特点，用于6082-T6等铝合金的焊接具有较大优势。基于此，本文对厚度分别为8mm和15mm的6082-T6铝合金的EBW焊接工艺及其接头的组织与性能进行研究，并与厚度为8mm的MIG焊接头的组织与性能进行对比，分析研究在不同焊接工艺条件下获得接头的微观组织、力学性能及耐蚀性能的差别及其原因。　　接头显微组织观察表明，EBW接头焊缝组织为细小的等轴晶和树枝晶，具有明显的二次枝晶，在晶界和枝晶界分布着大量的共晶组织，且分布均匀；电子束焊接时采用圆形扫描方式能够明显细化晶粒，这是由于圆形扫描对熔池金属具有强烈的搅拌作用，可提高熔池金属中溶质元素的流动性，减少合金元素的偏析；MIG焊接头焊缝组织为较粗大的等轴晶和树枝晶，二次枝晶不明显。对接头焊缝进行XRD物相分析，所获接头焊缝金属主要为α-Al基体相，同时含有少量的β(Mg2Si)强化相及单质Si，在相结构组成上EBW接头和MIG焊接头基本相同。进一步通过TEM观察分析，证实了接头焊缝中的强化相主要为β(Mg2Si)相。　　接头显微硬度分布测试表明，EBW接头焊缝的硬度值低于热影响区和母材本身，热影响区的宽度较窄，其软化程度较轻，并且采用圆形扫描方式获得接头焊缝区的硬度值最高，直线扫描的次之，未添加扫描方式获得接头焊缝的硬度值最低。而MIG焊接头的热影响区宽度相对较大，存在一个明显的软化区域，是焊接接头最薄弱的区域。　　接头拉伸性能测试表明，几种接头的焊接质量均良好，可以满足实际工程结构对其强度要求。其中EBW接头的抗拉强度最高达到母材本身强度的84.1％，而MIG焊接头的强度则相对较低，其抗拉强度只达母材本身强度的68.6%。拉伸断口扫描观察显示，接头拉伸断口呈明显的延性断裂特征，在断口表面存在着大量的韧窝，韧窝的大小、深浅各异，并且在韧窝的底部可以清晰地观察到第二相粒子，进一步的EDS分析表明，这些第二相粒子主要为β(Mg2Si)相。　　采用静态失重法及电化学测试方法评价接头焊缝的耐腐蚀性能，结果表明，对于8mm厚6082-T6铝合金焊接接头来说，采用圆形扫描方式获得接头A5的耐蚀性能最好；相比较而言，MIG焊接头焊缝的耐蚀性要差些。　　综上所述，在本文中试验条件下，8mm厚6082-T6铝合金EBW接头的整体性能高于MIG焊接头，并且其最佳工艺参数为：电子束流I=105mA，焊接电压U=50kV，焊接速度υ=1500mm·min-1，圆形扫描；15mm厚6082-T6铝合金的最佳工艺参数为：电子束流I=205mA，焊接电压U=50kV，焊接速度υ=1500mm·min-1，采用圆形扫描方式。
作者：	罗传孝
专业：	材料加工工程
导师：	王少刚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南京航空航天大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文