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热处理对6005A铝合金激光焊接头组织和性能的影响

2021-05-14李福泉李明伟孟祥旭

材料科学与工艺 2021年2期
关键词:焊缝区域

李福泉,李明伟,孟祥旭

(先进焊接与连接国家重点实验室(哈尔滨工业大学),哈尔滨 150001)

6005A 铝合金是典型6系(Al-Mg-Si)铝合金,由于其轻量化、易成型等特点,适合应用于高速列车车体的铝合金结构制造[1-3],其主要合金元素为Mg及Si,并添加有少量的Mn、Cr 、Cu等元素[4]。6005A中主要包含有Mg2Si(β)强化相及All3Cu2Mg9Si7(Q)强化相,这些强化相具有自然时效能力[5-6]。单纯Al-Mg-Si合金的时效析出相序列为“SSSS团簇→GP区→β″相→β′相→β相”。与之相比,Cu元素的微量添加使其时效析出相序列发生变化,转变为“SSSS团簇→GP区→β″相→β′相+Q′相→β相+Q相”[7-10]。

激光填丝焊接除具有传统激光焊接的优点外,焊丝的添加提高了激光焊接工艺对装配间隙的适应性,焊丝材料的冶金作用也有利于改善接头组织[11-13]。激光填丝焊接6系铝合金常选用Al-Si焊丝,焊接后 Mg、Si等合金元素熔入Al基体中,形成过饱和α-Al固溶体,导致Mg2Si(β)强化相在焊缝区无法形成。同时,焊接热循环作用导致热影响区强化相消融,致使焊接接头出现软化现象[14]。对Al合金焊接接头进行焊后热处理,能够促使焊接接头组织稳定、强化相再沉淀析出,是解决焊接接头软化问题的有效工艺技术[15-16]。

本文基于优化的激光填丝焊工艺焊接6005A铝合金,研究焊后热处理对焊接接头组织及性能的影响。焊后热处理以“固溶/时效”的方式进行,以促进强化相的重新溶解及析出。基于对析出相及接头性能的分析,获得优化的热处理规范,以期为6005A铝合金激光焊接的应用提供基础。

1 试 验

试验母材采用尺寸为120 mm×60 mm×4 mm的6005A-T6铝合金板。表1为母材的化学成分,图1为其SEM微观组织。……

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