CeO2添加量對(duì)6061-T6鋁合金焊縫組織和性能的影響.pdf

1、激光焊接技術(shù)具有單位熱輸入量少、熱變形小、焊縫深寬比大、焊接速度高等明顯優(yōu)勢(shì)，在汽車(chē)輕量化生產(chǎn)中鋁合金的焊接有廣闊的應(yīng)用前景。本文運(yùn)用YLS-6000型6 kW光纖激光器通過(guò)添加含有稀土Ce元素的CeO2及鋁粉的混合粉末，對(duì)汽車(chē)輕量化制造中應(yīng)用的6061-T6鋁合金進(jìn)行焊接研究。分析了添加不同含量的CeO2粉末對(duì)1 mm和2 mm厚鋁合金焊縫的顯微組織、氣孔率及力學(xué)性能的影響。并對(duì)部分2 mm厚鋁合金焊縫分別采用單面和雙面激光沖擊強(qiáng)化的

2、方式研究了激光沖擊對(duì)焊縫顯微組織、氣孔形貌、表面殘余應(yīng)力、顯微硬度和拉伸強(qiáng)度的影響。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　　(1)所有焊縫中無(wú)裂紋但是存在氣孔。焊縫顯微組織形貌呈現(xiàn)出從熔合線附近的柱狀晶到焊縫中心區(qū)域的樹(shù)枝狀晶和等軸晶的變化特點(diǎn)，并且焊縫中心區(qū)域較熔合線附近晶粒的二次枝晶間距小且晶粒更加細(xì)化。
　　(2)研究了激光功率對(duì)添加Al+0.5 wt-％CeO2、Al+1.0 wt-%CeO2粉末和未添加粉末的2 mm厚606

3、1-T6鋁合金的影響。添加Al+1.0 wt-%CeO2粉末的焊縫比添加Al+0.5 wt-%CeO2粉末的焊縫晶粒更加細(xì)化，未添加粉末的焊縫晶粒最粗。添加Al+0.5 wt-%CeO2粉末的焊縫氣孔率最低，說(shuō)明適量的稀土Ce元素對(duì)鋁合金焊接過(guò)程中氣孔的產(chǎn)生有一定的抑制作用，但是過(guò)多的Ce元素反而加劇了氣孔的產(chǎn)生。當(dāng)激光功率為4.8 kW時(shí)，添加Al+0.5 wt-%CeO2粉末的焊縫硬度最高，為81.5 HV，達(dá)到母材硬度的67.9%

4、左右，其拉伸強(qiáng)度也最高，為221.61 MPa，約為母材拉伸強(qiáng)度的67.3%。在所使用的激光功率范圍內(nèi)，添加Al+0.5 wt-%CeO2粉末的焊縫有最高的硬度和拉伸強(qiáng)度。
　　(3)對(duì)1 mm厚6061-T6鋁合金添加Al+CeO2粉末焊接，其中CeO2添加量分別為0.5、1.0和1.5 wt%。隨著CeO2添加量的增加氣孔率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，焊縫硬度和拉伸強(qiáng)度均呈下降趨勢(shì)。在不同焊接功率下，氣孔的含量和焊縫熱輸入量是影響焊縫拉伸強(qiáng)

5、度的兩個(gè)主要因素。氣孔提高了裂紋敏感性，使焊縫在氣孔處更容易被拉斷。在相同的熱輸入量下，焊縫拉伸強(qiáng)度主要受焊縫中氣孔含量的影響。
　　(4)激光沖擊強(qiáng)化有效降低了2 mm厚鋁合金焊縫表層及亞表層氣孔率、細(xì)化焊縫晶粒并提高了焊縫拉伸強(qiáng)度。激光沖擊后焊縫中最小晶粒尺寸在0.3-0.5 μm范圍內(nèi)，與沖擊前焊縫晶粒（晶粒尺寸超過(guò)3μm）相比明顯細(xì)化。雙面沖擊后焊縫氣孔率從2.42%降至0.82%，焊縫中氣孔的形貌也發(fā)生了明顯的

6、變化，導(dǎo)致了焊縫表面殘余應(yīng)力產(chǎn)生變化。雙面激光沖擊使焊縫拉伸強(qiáng)度從203.98 MPa提高到237.9 MPa。但單面激光沖擊由于沖擊深度的限制，使得未受沖擊波影響的區(qū)域氣孔沒(méi)有變化，對(duì)焊縫拉伸性能略有提高。
　　本文系統(tǒng)研究了不同激光功率、稀土粉末添加量及激光單雙面沖擊強(qiáng)化作用下激光焊接6061-T6鋁合金焊縫的顯微組織、氣孔率、殘余應(yīng)力及拉伸性能的變化。利用激光沖擊技術(shù)降低試件表層氣孔率從而提升其力學(xué)性能，是本研究工作的一個(gè)創(chuàng)