铝/铜异种材料搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性能研究

摘要

铝/铜异种材料的熔化焊，易产生硬脆的第二相，从而影响焊接接头的力学性能和使用寿命。文章采用搅拌摩擦焊对铝/铜异种材料进行焊接，研究其在不同环境下的腐蚀行为，为搅拌摩擦焊在铝铜异种材料的应用提供了一定的依据，并为焊接工艺的优化提供相关的参考。
　　本文采用浸泡试验，剥落腐蚀试验，晶间腐蚀试验和酸性连续盐雾试验对5A06/T2异种材料搅拌摩擦焊的焊缝区的腐蚀行为进行了相关研究。采用金相显微镜和扫描电镜对焊缝组织不同区域进行了观察，分析焊缝接头的宏观和微观腐蚀形貌；采用电化学分析技术对焊缝不同区域的极化曲线和电化学阻抗谱来分析焊缝的腐蚀性能和相关机理。
　　通过浸泡实验发现，在铜基体与轴肩作用区过渡区域有大量的点蚀出现，线扫描结果表明该区域存在的Mg元素的偏聚是诱发点蚀的主要原因；整个焊缝区对晶间腐蚀并不敏感，由于铝铜的电位差，因而在焊缝中心铝铜交界处出现“隧道型”腐蚀孔；整个焊缝对剥落腐蚀比较敏感，由起始的点蚀孔向内部发展，导致大量的铝合金焊缝金属层被腐蚀，最终形成沟壑形貌。在酸性盐雾下焊缝腐蚀程度比较严重，主要集中在焊缝中心区域，微观形貌观察发现，腐蚀向材料深处发展并呈龟裂状，判断腐蚀是沿着晶界横向扩展，受拉应力的作用，腐蚀进一步发展产生剥落腐蚀。喷丸处理并不能改善焊缝的耐腐蚀性能，焊缝的力学性能随着腐蚀时间的增加下降的很快。
　　极化曲线表明，铝合金热机械影响区和热影响区的腐蚀电位最低，腐蚀电流密度较高，耐腐蚀性能最差。电化学阻抗谱研究表明焊核区与铝母材等效电路图相同，但铝母材区的Rf和Rct小于焊核区，焊核区的耐腐蚀性能优于铝母材区。铜侧热机影响区的Nyquist图电容弧的弧度较大，Bode图中阻抗模值相对较大，说明铜侧热机械影响区有较好的耐腐蚀性能。

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图表清单

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 铝/铜异种材料的搅拌摩擦焊

1.3 铝合金和铜合金的耐腐蚀性

1.4 影响FSW接头腐蚀性能的影响因素

1.5本课题主要研究内容和意义

第二章 实验材料和实验方法

2.1 实验用材料和焊接设备

2.2 试样的制备和接头组织分析

2.3 焊接接头腐蚀性能试验

2.4 焊接接头腐蚀性能分析

第三章 搅拌摩擦焊工艺的优化选择和焊缝组织分析

3.1 搅拌摩擦焊工艺的优化选择

3.2 搅拌摩擦焊接头组织分析

3.3 本章小结

第四章 不同腐蚀环境下铝/铜异种材料的耐腐蚀性能研究

4.1 浸泡腐蚀

4.2 晶间腐蚀

4.3 剥落腐蚀

4.4 盐雾腐蚀

4.5本章小结

第五章 铝/铜异种材料的电化学腐蚀性能研究

5.1动电位极化曲线

5.2 电化学交流阻抗测量

5.3 电化学腐蚀形貌分析

5.4 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的期刊论文