轨道车辆用7020合金焊接接头的组织与性能

摘要

7020铝合金具有适中的强度、优良的热变形性能和抗应力腐蚀性能以及良好的焊接性能，广泛应用于飞机、船舶、轨道列车等交通运输工具。采用硬度测试、拉伸力学性能测试、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)以及织构测试仪等分析测试手段，对合金基材(18 mm)以及用ER5183和ER5356焊丝经MIG(金属极惰性气体保护焊)焊后的焊接接头进行了性能和组织分析，获得以下主要结论:
　　(1)室温、-20℃和-40℃下，基材纵向抗拉强度分别为:393MPa、413MPa和427MPa，伸长率分别为15.1％、15.2％和15.4％;横向抗拉强度分别为375MPa、401MPa和413MPa，伸长率分别为19.5％、20.1％和20.5％。
　　(2)基材具有平面各向异性，主要存在B织构{110}<112>、S织构{124}<211>和C织构{112}<111>。
　　(3)不设有加强筋时，焊接接头都断裂在焊缝区。ER5183焊接接头的抗拉强度和伸长率分别为257MPa和3.8％;ER5356焊接接头的抗拉强度和伸长率分别为225MPa和4.2％。
　　(4)设有加强筋时，焊接接头均由于气孔存在而沿熔合线断裂。ER5183焊接接头的抗拉强度和伸长率分别为322MPa和4.3％; ER5356焊接接头的抗拉强度和伸长率分别为275MPa和4.9％。
　　(5)焊接接头都可分为焊缝区、熔合区、热影响区和母材区四个区域，其中热影响区可细分为淬火区和过时效区。焊缝区的组织均为铸造组织;ER5183焊接接头熔合区由柱状晶和细小等轴晶组成，而ER5356焊接接头的熔合区只有柱状晶;热影响区都保留了母材区的纤维状组织，但淬火区靠近焊缝区的部分区域发生再结晶，过时效区的η'相较母材区的粗化。
　　(6)同种焊接接头中热影响区、母材区、焊缝区的抗腐蚀性能依次升高。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 铝合金在高速轨道列车上的应用与发展

1．1．1 铝合金在高速轨道列车上的应用

1．1．2 国内外高速轨道列车的研究概况

1．2 Al-Zn-Mg合金的合金化机理

1．2．1 主合金元素

1．2．2 微量元素

1．3 Al-Zn-Mg合金的时效析出

1．4 铝合金的低温拉伸行为

1．5 Al-Zn-Mg合金的焊接

1．5．1 铝合金焊接特点

1．5．2 铝合金常用的焊接方式

1．5．3 焊丝的选择

1．6 焊接接头的腐蚀行为

1．6．1 孔蚀

1．6．2 晶间腐蚀

1．6．3 剥落腐蚀

1．7 本论文的研究目的与研究内容

第二章 材料与实验方法

2．1 实验材料

2．1．1 合金成分

2．1．2 焊接

2．2 实验方法

2．2．1 力学性能测试

2．2．2 维氏硬度测试

2．2．3 晶间腐蚀实验

2．2．4 剥落腐蚀实验

2．2．5 极化曲线测试

2．2．6 交流阻抗谱测试

2．2．7 金相组织观察

2．2．8 扫描电子显微镜观察(SEM)

2．2．9 透射电子显微镜观察(TEM)

2．2．10 X射线衍射分析(Ⅺm)

2．2．11 织构的测定

第三章 7020铝合金基材组织与性能

3．1 拉伸力学性能

3．2 XRD织构测定

3．3 XRD物相分析

3．4 OM观察

3．5 SEM观察

3．6 TEM观察

3．7 拉伸断口的SEM观察

3．8 分析与讨论

3．8．1 合金的强化机制

3．8．2 低温增强增韧机理

3．8．3 力学性能的各向异性

3．9 本章小结

第四章 7020合金焊接接头组织与性能

4．1 焊接接头的硬度分布

4．2 焊接接头的拉伸力学性能

4．3 焊接接头的OM观察

4．4 焊接接头的SEM观察

4．5 焊接接头的TEM观察

4．6 焊接接头断口的SEM观察

4．7 焊接接头XRD物相分析

4．8 焊接接头的腐蚀性能

4．8．1 晶间腐蚀

4．8．2 剥落腐蚀

4．8．3 极化曲线

4．8．4 电化学阻抗谱

4．9 分析与讨论

4．9．1 焊接接头各区组织与性能

4．9．2 腐蚀机理研究

4．9．3 提高焊接接头组织与性能的途径

4．10 本章小结

第五章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢