6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头组织及力学性能研究

【摘要】：高速列车轻量化是提高其整体性能的关键,采用铝合金车体具有显著的轻量化效果,现有的熔化焊导致焊接接头性能明显降低,严重影响高速列车的安全性能。搅拌摩擦焊焊接接头性能优异,焊接应力和变形小,国外已将其用于高速列车铝合金车体制造。本文对6082-T6铝合金搅拌摩擦焊的组织和性能进行了研究,以期为搅拌摩擦焊在我国高速列车铝合金车体制造方面的应用提供理论和试验依据。 利用FSW-3LM-003龙门式搅拌摩擦焊机对3mm厚6082-T6铝合金板材进行焊接。接头微观组织分析表明,焊核区发生动态再结晶,形成了细小的等轴晶粒；热机影响区受到弱于焊核区的热机作用,形成弯曲变形的晶粒；热影响区只受到摩擦热的影响,晶粒发生粗化,成为整个接头最薄弱的部位。搅拌摩擦焊接头的力学性能表明,拉伸断裂位置均发生在焊缝中心与热影响区交界处的软化区或热影响区,焊接接头的抗拉强度达到了母材的70%；疲劳S-N试验结果表明铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能优于同级别熔焊接头疲劳性能。 采用北京625所龙门式搅拌摩擦焊机,对30mm厚的6082-T6铝合金进行双面焊接。其前进侧与后退侧能清楚的被分辨出,前进侧焊核区与过渡区的界限比后退侧的明显,出现多条洋葱环形貌；其焊接接头的抗拉强度为197.07MPa,是母材抗拉强度的65.6%,焊接接头拉伸试验表明,断裂部位大多在焊缝中心区域,而不是在母材区域,这种现象可能是由于搅拌摩擦焊未焊透所致；母材FSW接头疲劳裂纹源为未焊透部位,断口疲劳区裂纹的扩展主要受原母材枝晶疲劳抗力的影响,形貌为准解理和韧窝的组合,断口扩展区的裂纹扩展主要受位错塞积形成微裂纹聚集的影响；疲劳断口与拉伸断口有明显的不同,拉伸断口塑性韧窝居多,而疲劳断口脆性撕裂居多。