深冷处理对6061铝合金冷金属过渡焊接接头的影响

摘要

6061铝合金是可热处理强化铝合金的一种，因其较高的比强度、良好的耐蚀性、焊接性，在航空航天、汽车等领域得到诸多应用。研究表明：冷金属过渡（CMT）能焊接得到综合性能良好的焊接接头。深冷处理能改善焊接接头的内部组织，提升其性能，并且绿色无污染，有重要的应用价值。
　　本文先变化不同的焊接工艺参数对6061铝合金同种板材进行CMT焊接，通过宏观形貌、微观组织、力学性能等方面分析，得到一组优化的焊接参数；以上述优化焊接参数下得到的焊接接头为研究对象，对其进行深冷处理，从显微硬度、拉伸试验、断口扫描、金相组织、X射线衍射、TEM组织六个方面对深冷处理和未经过深冷处理的焊接接头进行分析对比，揭示深冷处理对6061铝合金CMT焊接接头的影响。焊接试验表明：对3mm厚6061铝合金同种板材进行CMT焊接时，变化九组不同的送丝速度，通过测试分析得出，当送丝速度为7.2mm/s时，所得到的焊接试样无论是从宏观形貌还是内部组织性能都较好，其抗拉强度为192.8MPa，为母材的78.4％；延伸率为11.8%，为母材的90.1%。深冷试验表明：深冷时间、深冷次数对改善焊接接头有显著效果。1、焊接接头焊缝区的显微硬度、焊接接头的抗拉强度和延伸率都得到不同程度的提高。经过15h深冷处理三次后，显微硬度值达到最大，为94.6HV，抗拉强度达到最大，为217.9MPa；经过15h深冷处理二次后，延伸率达到最大，为13.1%。2、断口形貌表明断裂类型均为韧性断裂，15h深冷处理二次后焊接接头的拉伸断口存在的韧窝数量多且分布均匀、致密，表明塑性最好。3、金相组织、TEM组织结果表明焊缝区有更多的第二相析出，X射线衍射结果显示焊缝区44.5°位置的衍射峰强度变大，说明存在晶粒转动现象；TEM组织还显示焊缝区经过循环深冷处理后有蜷线位错、位错环及亚晶产生，位错自身及与晶界、亚晶、第二相的相互作用提高了焊接接头的强度，第二相的弥散分布及亚晶细化了组织，提高了焊接接头的塑性。4、深冷处理后的焊接接头再进行人工时效，其抗拉强度值增大，但塑性下降较大，因此深冷+时效处理不能同时提高焊接接头的强度和塑性。综合分析力学性能、微观组织的试验结果可知，6061铝合金CMT焊接接头在经过深冷处理后，其微观组织得到较大改善，强韧性均得到提高，其中15h深冷处理二次的焊接接头组织、性能最优。