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7A52鋁合金中強(qiáng)可焊鋁合金化學(xué)成分力學(xué)性能
7A52鋁合金是近年來新研制的中強(qiáng)可焊鋁合金,該合金經(jīng)軋制后性能優(yōu)良。電子束作為焊接熱源,穿透能力強(qiáng),冷卻速度快,焊后能夠得到較細(xì)的顯微組織,從而可以獲得較好強(qiáng)度和韌性的焊接接頭。但目前7A52合金的焊接主要采用單絲熔化極氬弧焊、雙絲焊和攪拌摩擦焊等焊接方法。對(duì)于該鋁合金實(shí)施電子束焊接并研究其接頭組織與性能的文獻(xiàn)尚鮮有報(bào)道。鑒此,本文通過金相分析、力學(xué)性能試驗(yàn)和SEM技術(shù)研究了7A52鋁合金真空電子束焊接接頭的顯微組織、力學(xué)性能及斷口形貌特征。這為進(jìn)一步豐富電子束焊接冶金和焊接力學(xué)的理論具有重要意義;同時(shí)為7A52鋁合金在軍事、國防部門的更廣泛應(yīng)用,保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量,降低制造成本,提供重要實(shí)用價(jià)值。
試驗(yàn)使用的7A52鋁合金化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為:Si≤0.25,F(xiàn)e≤0.30,Ti0.05~0.18,Cr0.15~0.25,Mn0.20~0.50,Cu0.05~0.20,Mg2.0~2.8,Zn4.0~4.8,余量為Al。其力學(xué)性能為:Rm≥410MPa,ReL≥345MPa,δ≥7%。使用中壓電子束焊機(jī),在175mm×47.5mm×20mm的7A52鋁合金試板上實(shí)施電子束焊接,其接頭形式是將試板沿長(zhǎng)度方向由電子束熔透形成的對(duì)接接頭。其焊接參數(shù)為:加速電壓60kV、工作距離250mm、真空度4×10-4Pa、聚焦電流760mA、電子束流115mA、焊接速度800mm/min。
利用AX10型金相顯微鏡觀察焊接接頭的微觀組織;用配有INCAEnergy-Oxford能譜儀的Quanta400-FEI掃描電鏡對(duì)焊接接頭焊縫中心、焊縫邊緣及母材進(jìn)行面掃描,并結(jié)合鋁合金金相圖譜對(duì)微區(qū)成分進(jìn)行分析。采用HVS-30Z/LCD型維氏硬度計(jì)測(cè)量硬度,加載2.5kg,加載時(shí)間15s;使用微機(jī)控制電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī),按照GB/T2651-2008《焊接接頭拉伸試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行拉伸試驗(yàn);在VEB15kgm沖擊試驗(yàn)機(jī)上,采用V型缺口沖擊試樣,按照GB/T2650-2008《焊接接頭沖擊試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。
7A52鋁合金電子束焊焊縫組織由α(Al)+T(Mg3Zn3Al2)組成,與母材相同。電子束焊焊縫組織均勻,且晶粒細(xì)小。與母材相比,焊縫各區(qū)域元素不同程度均有燒損,其中Zn元素的燒損情況較Mg元素嚴(yán)重,焊縫中心Mg、Zn元素?zé)龘p情況較焊縫邊緣嚴(yán)重。7A52鋁合金電子束焊接頭硬度靠近焊縫中心部位硬度最低,遠(yuǎn)離焊縫中心硬度逐漸增加。接頭平均拉伸斷裂強(qiáng)度為431.7MPa,拉伸斷裂位置在焊縫邊緣(接近熔合線附近的細(xì)晶區(qū)),拉伸斷口為延性斷口。接頭平均沖擊韌度為22.67J/cm2,母材的平均沖擊韌度為27.5J/cm2,電子束焊焊縫的沖擊韌度為母材的82.4%。
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