6xxx系鋁合金焊接接頭熱影響區(qū)的微觀組織與力學(xué)性能.pdf

1、Al-Mg-Si-(Cu)(6xxx系)合金具有高比強(qiáng)度、良好的成型性能和抗腐蝕性能等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)中。尤其是6xxx系鋁合金在成形加工后不易產(chǎn)生回彈，并且具有在噴漆后的烘烤工序中強(qiáng)度和抗凹陷性快速提高的特點(diǎn)，而被廣泛地應(yīng)用于汽車(chē)車(chē)身板。焊接是金屬構(gòu)件之間連接的重要方式，焊接過(guò)程是一個(gè)快速的加熱和冷卻過(guò)程。鋁合金板材的焊接，相當(dāng)于對(duì)板材進(jìn)行了一種非等溫的時(shí)效處理，從而改變板材焊接接頭的微觀組織及其力學(xué)性能。因此，本文選擇汽車(chē)車(chē)

2、身及高速列車(chē)上廣泛使用的6xxx系鋁合金，研究焊接熱對(duì)鋁合金局部微觀組織和力學(xué)性能的影響，以及激光焊接過(guò)程對(duì)鋁合金板材局部烘烤硬化性能的影響，同時(shí)，采用焊后熱處理工藝來(lái)改善焊接接頭的力學(xué)性能，并對(duì)其微觀組織的演變?cè)敿?xì)表征。主要的結(jié)論如下：
　　(1)焊前 T4處理的焊件，靠近母材一側(cè)的熱影響區(qū)硬度在烤漆前出現(xiàn)硬度谷，而在烤漆后變成硬度峰。這是由于在焊接過(guò)程中，該處原本有的團(tuán)簇受焊接熱的影響而轉(zhuǎn)變成GP區(qū)，但是由于焊接速度相當(dāng)快，只

3、有一部分的團(tuán)簇向 GP區(qū)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，而這些GP區(qū)在烤漆過(guò)程中可以作為后續(xù)強(qiáng)化相穩(wěn)定生長(zhǎng)的核，使得烤漆處理后出現(xiàn)硬度峰。焊前T4P處理的焊件，激光焊接過(guò)程大大降低了靠近焊縫的熱影響區(qū)的烤漆硬化能力，這是由于靠近焊縫的熱影響區(qū)在焊接過(guò)程中所經(jīng)歷的熱循環(huán)溫度較高，使得原本存在于基體中的GP區(qū)發(fā)生了溶解。
　　(2)經(jīng)過(guò)焊后單級(jí)熱處理的焊件焊接接頭的力學(xué)性能得到一定的提升，但焊縫處由于在焊接過(guò)程中形成大量的第二相粒子而消耗了大量的溶質(zhì)原子，

4、以致于在后續(xù)時(shí)效過(guò)程中沒(méi)有足夠的溶質(zhì)原子來(lái)形成有效的強(qiáng)化相，因此硬度依然是最低的。焊前欠時(shí)效處理的焊件，熱影響區(qū)在經(jīng)過(guò)焊后熱處理后能完全恢復(fù)，而焊前峰值時(shí)效和過(guò)時(shí)效處理的焊件，熱影響區(qū)不能完全恢復(fù)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)硬度谷，即軟化區(qū)，TEM表征結(jié)果表明，該區(qū)域內(nèi)析出相出現(xiàn)明顯的粗化。
　　(3)通過(guò)EBSD表征發(fā)現(xiàn)，在560℃下進(jìn)行固溶0.5h會(huì)使焊縫兩邊熱影響區(qū)出現(xiàn)晶粒異常長(zhǎng)大的現(xiàn)象，而且長(zhǎng)出的晶粒具有單一的取向，但是單一取向的晶粒中還

5、存在少量的未被吞并的小晶粒存在；而在350℃、450℃和500℃下固溶0.5h，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)晶粒異常長(zhǎng)大的現(xiàn)象發(fā)生。這種晶粒異常長(zhǎng)大的現(xiàn)象在560℃固溶處理一定時(shí)間后，在非常短的時(shí)間內(nèi)完成，并且不會(huì)隨著固溶時(shí)間的延長(zhǎng)而繼續(xù)發(fā)生異常長(zhǎng)大。這種晶粒異常長(zhǎng)大的現(xiàn)象與熱影響區(qū)和焊縫的界面有一定的關(guān)系。
　　(4)脈沖MIG焊接Al-Mg-Si與Al-Zn-Mg的異質(zhì)T型焊接接頭Al-Mg-Si一側(cè)的熱影響區(qū)中，出現(xiàn)了硬度顯著下降的區(qū)域，即軟化