車體用Al-Zn-Mg合金焊接結(jié)構(gòu)件的疲勞性能及微觀組織研究.pdf

1、中高強度7xxx系A(chǔ)l-Zn-Mg鋁合金具有可自然時效強化，成型性好，對裂紋敏感性低，耐腐蝕，比強度高，并且具有優(yōu)良的焊接性能等優(yōu)點，被作為輕量化結(jié)構(gòu)材料廣泛應(yīng)用于高速列車底架等受力部位。本文結(jié)合疲勞性能測試、硬度測試、拉伸試驗、掃描電鏡和透射電鏡研究了：(1)采用脈沖熔化極惰性氣體保護焊(Metal Inert Gas)焊制備的Al-Zn-Mg合金焊接接頭的顯微結(jié)構(gòu)及其T型結(jié)構(gòu)件的疲勞性能；(2)不同補焊次數(shù)對Al-Zn-Mg合金焊接

2、接頭微觀組織和疲勞性能的影響。主要結(jié)果如下：
　　1)T型結(jié)構(gòu)件疲勞實驗過程中型材拐角處所受應(yīng)力最大，而板材端焊趾處所受應(yīng)力大小僅約為型材拐角處應(yīng)力的68％。高應(yīng)力(＞24MPa)下型材拐角處先斷裂，低應(yīng)力(＜24MPa)下板材端焊趾處先斷裂，是由于板材端焊趾處微觀組織的不均勻性以及缺陷的存在，使其對應(yīng)力變化的敏感性更高造成的；T型結(jié)構(gòu)件在實驗過程中均為疲勞斷裂。
　　2)由于原始母材微觀組織的不同，在相同的焊接條件下，板材

3、和型材的硬度和微觀組織變化不同。T5處理的型材較 T4處理的板材所受焊接熱循環(huán)的影響更為復(fù)雜。T5處理的型材熱影響區(qū)內(nèi)由于GP區(qū)的溶解，ηˊ析出相的稍微粗化以及晶粒的回復(fù)出現(xiàn)軟化區(qū)，且型材熱影響區(qū)內(nèi)晶粒發(fā)生了回復(fù)再結(jié)晶，型材軟化區(qū)為完全回復(fù)區(qū)域，晶擇優(yōu)生長，出現(xiàn)黃銅織構(gòu)和S織構(gòu)，在型材淬火區(qū)和母材為高斯織構(gòu)。淬火區(qū)晶粒發(fā)生完全回復(fù)再結(jié)晶，但保留有母材加工的痕跡，析出相基本完全溶解。T4處理的板材端熱影響區(qū)晶粒與母材相比基本沒有發(fā)生變化，

4、僅保留有少量粗大的η相以及難溶的第二相粒子Al6(Cr，Mn)粒子以及Al3Zr粒子。
　　3)通過 Sysweld軟件對焊接過程的模擬分析，型材淬火區(qū)在焊接過程中所受峰值溫度在400℃以上，熱影響區(qū)內(nèi)靠近軟化區(qū)位置所受峰值溫度達(dá)到340℃左右，軟化區(qū)所受的峰值溫度在280℃左右。
　　4)經(jīng)過補焊后，試樣的平均疲勞壽命略低于一次焊接成功試樣，并且補焊過程引入了更多的氣孔和夾雜等缺陷，增加了影響焊接結(jié)構(gòu)件疲勞性能不穩(wěn)定的偶然