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7A52鋁合金中強可焊鋁合金化學(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,冷卻速度快,焊后能夠得到較細的顯微組織,從而可以獲得較好強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。對于該鋁合金實施電子束焊接并研究其接頭組織與性能的文獻尚鮮有報道。鑒此,本文通過金相分析、力學(xué)性能試驗和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,提供重要實用價值。
試驗使用的7A52鋁合金化學(xué)成分(質(zhì)量分數(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,在175mm×47.5mm×20mm的7A52鋁合金試板上實施電子束焊接,其接頭形式是將試板沿長度方向由電子束熔透形成的對接接頭。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掃描電鏡對焊接接頭焊縫中心、焊縫邊緣及母材進行面掃描,并結(jié)合鋁合金金相圖譜對微區(qū)成分進行分析。采用HVS-30Z/LCD型維氏硬度計測量硬度,加載2.5kg,加載時間15s;使用微機控制電液伺服萬能試驗機,按照GB/T2651-2008《焊接接頭拉伸試驗方法》標準要求進行拉伸試驗;在VEB15kgm沖擊試驗機上,采用V型缺口沖擊試樣,按照GB/T2650-2008《焊接接頭沖擊試驗方法》標準要求進行沖擊試驗。
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元素嚴重,焊縫中心Mg、Zn元素?zé)龘p情況較焊縫邊緣嚴重。7A52鋁合金電子束焊接頭硬度靠近焊縫中心部位硬度最低,遠離焊縫中心硬度逐漸增加。接頭平均拉伸斷裂強度為431.7MPa,拉伸斷裂位置在焊縫邊緣(接近熔合線附近的細晶區(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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