Si、Mg、Sr與Ce對4043鋁合金焊絲修復性能的影響.pdf

1、本文主要研究調(diào)整主元素Si含量、添加微量的Mg及變質(zhì)劑Sr，Ce對4043鋁合金焊絲修復性能的影響，通過對焊接顯微組織、力學性能及焊后堆焊層耐磨性的研究確定最佳焊絲成分，并通過對最佳焊絲進行熱處理工藝的研究，對比不同時效溫度下堆焊層的耐磨性能，確定最優(yōu)的時效工藝制度。
　　本課題在東北大學材料電磁過程研究教育部重點實驗室進行焊絲生產(chǎn)。采用手工交流氬弧焊進行對焊與堆焊實驗，對比不同焊絲成分的焊接接頭的顯微組織、硬度及拉伸性能，以及不

2、同成分堆焊金屬的顯微組織，硬度以及耐磨性能。將最佳成分堆焊金屬在540℃下固溶4h，水淬，分別在140℃，170℃和210℃下時效12h，對比熱處理前后以及不同時效溫度下的堆焊金屬的耐磨性能。
　　結(jié)果表明:焊接接頭的抗拉強度和屈服強度均隨著Si含量的增加而增大。添加變質(zhì)劑Sr后焊縫處的柱狀晶變窄且取向更加明顯，抗拉強度和屈服強度分別提高了12.3％和15.7％。添加微量的Mg元素后，焊接接頭的抗拉強度和屈服強度均得到了明顯的提升

3、，當Mg含量為0.3％時焊接接頭的抗拉強度和屈服強度最高。添加變質(zhì)劑Ce后焊縫處的柱狀晶變窄，抗拉強度和屈服強度也均有小幅度提升。進行硬度對比之后發(fā)現(xiàn)不同成分的焊絲焊后在熱影響區(qū)，熔合區(qū)和焊縫處的硬度分布大體相同，均呈現(xiàn)為“W”型。焊接接頭的硬度值隨著Si含量的增加而增大，添加變質(zhì)劑Sr后硬度值也有所增加。添加Mg后，焊接接頭的硬度值得到了明顯的提升，且當Mg含量為0.3％時其硬度值最高。添加變質(zhì)劑Ce后發(fā)現(xiàn)其硬度沒有發(fā)生明顯的增大。綜

4、上可知，成分為5.9％Si+0.3％Mg+0.06％Sr的焊絲焊接后焊接接頭的強度和硬度最高。
　　堆焊層的硬度隨著Si含量的增加而增大，摩擦系數(shù)和磨損量隨著Si含量的增加而減小。添加變質(zhì)劑Sr后，堆焊層的共晶硅形貌由粗大的針狀變?yōu)榱思毿〉睦w維狀，硬度值增大，摩擦系數(shù)和磨損量減小。添加Mg后，堆焊層的硬度值得到了明顯提高，摩擦系數(shù)和磨損量明顯減小，且含有0.3％Mg的堆焊層硬度最高，摩擦系數(shù)和磨損量最小。在Si，Mg含量相同的情況

5、下添加0.8％Ce的摩擦系數(shù)和磨損量要大于添加0.06％Sr的堆焊層。綜上，成分為5.9％Si+0.3％Mg+0.06％Sr的堆焊金屬的耐磨性能最好。
　　將最優(yōu)成分的堆焊金屬進行熱處理后，堆焊金屬中的共晶硅顆粒發(fā)生球化。時效溫度為140℃時堆焊層的硬度與未熱處理相比發(fā)生了明顯的增大，摩擦系數(shù)和磨損量明顯減小。時效溫度為170℃時堆焊層的硬度值最大，達到了111.1HV，摩擦系數(shù)和磨損量最小，分別為0.346和0.0045g。時效