论文部分内容阅读
本文选用7.5mm厚2195-T8铝锂合金板材作为母材,通过选择不同的焊接工艺参数对板材进行搅拌摩擦焊接。利用拉伸试验、扫描电子显微镜（SEM）、电子背散射衍射技术（EBSD）等对不同焊接参数下获得的焊接接头的力学性能及微观组织演变过程进行了研究,分析了接头中各区域内的晶粒尺寸演变、第二相演变及织构组分的演变与材料力学性能变化之间的关系,并最终建立了2195-T8铝锂合金搅拌摩擦焊接工艺窗口。主要研究结果如下:（1）接头的抗拉强度随前进速度增加而降低,并出现根部弱连接缺陷（kissing-bond）;接头的抗拉强度随旋转速度升高而降低,并且会出现隧道（tunnel）等缺陷。（2）焊接接头横截面的硬度分布呈“W”形,焊核区硬度由顶至底逐渐降低。焊核区晶粒尺寸由顶至底不断减小,前进速度越高焊核区晶粒尺寸越小。接头中第二相对力学性能的影响要大于晶粒尺寸的影响。（3）该合金的适宜焊接参数范围较窄,当搅拌头前进速度在5070 mm*min-1,旋转速度在500700 r*min-1时,热量输入充分,这时获得的接头中无缺陷且具有良好力学性能,抗拉强度约400MPa,此时在拉伸试验中接头从热机影响区沿45°断裂。若接头中热输入过“高”或过“低”时,会出现各类缺陷（通常在焊核区）,此时接头在焊核区断裂,力学性能较差。（4）不同前进速度下焊核区中部的大角度晶界含量相似（约70%）,晶粒尺寸相似（约5μm）,表明接头中部材料经历了相似的热循环过程。随着旋转速度升高,焊核区中部大角度晶界含量增加,晶粒尺寸增加。但在1000 r*min-1-50mm*min-1焊接参数下,由于热量分布不均匀,焊核区中部晶粒尺寸保持在5μm左右。搅拌摩擦焊接使接头内的晶粒组织产生了强烈的塑性变形并发生了再结晶,其主要的再结晶机制为连续动态再结晶（CDRX）和几何动态再结晶（GDRX）。（5）热机影响区与焊核区界面区域在焊接过程中会发生复杂的织构组分转变。强烈的塑性变形使原始晶粒组织的取向产生连续的转动,使原始母材的轧制织构转变为其他变形织构,如S织构等。越靠近焊核区,塑性变形程度和温度均提高,逐渐出现再结晶组织并形成各类再结晶织构,如立方织构和高斯织构等。