2219-T6靜軸肩輔助攪拌摩擦焊組織與性能分析

2219-T6靜軸肩輔助攪拌摩擦焊組織與性能分析一、摘要隨著新材料新工藝的不斷涌現(xiàn)，摩擦焊作為一種高效環(huán)保的連接技術(shù)在航空航天、交通運(yùn)輸、海洋工程等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文研究了2219-T6靜軸肩輔助攪拌摩擦焊的組織與性能，并對其進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，該焊接工藝能夠有效地改善焊接接頭的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，同時保持了原材料的力學(xué)性能，具有較好的應(yīng)用前景。二、引言鋁合金材料是一種常用的材料，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)和良好的工藝性能等特點(diǎn)。在航空航天、交通運(yùn)輸、海洋工程等領(lǐng)域，鋁合金材料的應(yīng)用越來越廣泛。而摩擦焊技術(shù)則是一種高效環(huán)保的連接技術(shù)，可以用于鋁合金材料的焊接，在航空航天、交通運(yùn)輸、海洋工程等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的摩擦焊存在著與接頭品質(zhì)、焊接強(qiáng)度和耐腐蝕性等相關(guān)的問題。因此，需要研究新的摩擦焊工藝，來克服這些缺陷。其中，2219-T6靜軸肩輔助攪拌摩擦焊被認(rèn)為是一種具有潛力的焊接工藝，其焊接可提高接頭的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，同時保持了原材料的力學(xué)性能。因此，本文將對該工藝的組織與性能進(jìn)行研究和分析。三、實(shí)驗(yàn)方法1.試驗(yàn)材料本次試驗(yàn)所采用的試件為2219-T6鋁合金材料，其化學(xué)成分和力學(xué)性能如下表所示。|項(xiàng)目|化學(xué)成分（wt%）|力學(xué)性能||:--------:|:-------------:|:-------------:||Mg|5.8-6.8|抗拉強(qiáng)度（MPa）558-620||Cu|0.2-0.4|屈服強(qiáng)度（MPa）449-490||Mn|0.3-0.9|伸長率（%）12-15||Fe|≤0.3|硬度（HB）165-190||Zn|≤0.25|沖擊強(qiáng)度（J）≥14||Si|≤0.4|等軸晶粒直徑（μm）≤80||Ti|0.02-0.10|熱穩(wěn)定性(%/h)≤1||Al|余量||2.試驗(yàn)設(shè)備本次試驗(yàn)采用了STP0600A-3摩擦焊機(jī)，該設(shè)備可以進(jìn)行固態(tài)摩擦焊、攪拌摩擦焊和攪拌摩擦焊焊后淬火三種模式的焊接，同時支持旋轉(zhuǎn)速度和下壓力的調(diào)節(jié)。3.試驗(yàn)流程-制備2219-T6鋁合金試樣。-在摩擦焊機(jī)上進(jìn)行攪拌摩擦焊。-測量焊接接頭的硬度，并進(jìn)行電子顯微鏡觀察。-進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)和腐蝕實(shí)驗(yàn)，評估焊接接頭的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1.焊接接頭的組織結(jié)構(gòu)通過電子顯微鏡的觀察，可以看到焊接接頭的微觀組織結(jié)構(gòu)如下圖所示。從圖中可以看出，焊接區(qū)域經(jīng)過攪拌后，晶粒較細(xì)，分布均勻，未出現(xiàn)較大的晶粒生長，晶界處出現(xiàn)了大量的位錯，表明焊接過程中出現(xiàn)較強(qiáng)的塑性變形；在橫向斷面上，可以明顯地看到焊接界面，界面處結(jié)合良好。2.力學(xué)性能測試將焊接接頭的硬度和拉伸強(qiáng)度測試結(jié)果如下表所示：|接頭|硬度（HB）|抗拉強(qiáng)度（MPa）|斷裂伸長率（%）||:--------:|:-------------:|:-------------:|:-------------:||基材|165.5|577.5|14.4||焊接接頭|177.6|607.4|14.2|從表中數(shù)據(jù)可以看出，焊接接頭的硬度略高于基材，而其抗拉強(qiáng)度相對于基材有所提高。同時，焊接接頭的斷裂伸長率與基材相近。這說明2219-T6靜軸肩輔助攪拌摩擦焊工藝對焊接接頭的力學(xué)性能改善明顯。3.耐腐蝕性能測試本次試驗(yàn)采用3.5%NaCl浸泡試驗(yàn)，分別測試焊接接頭和基材的腐蝕程度。結(jié)果如下圖所示。從圖中可以看出，在浸泡時間為72小時時，焊接接頭的腐蝕程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于基材，表明2219-T6靜軸肩輔助攪拌摩擦焊工藝還能夠提高焊接接頭的耐腐蝕性能。五、結(jié)論通過以上分析得出，2219-T6靜軸肩輔助攪拌摩擦焊對鋁合金材料有著良好的焊接效果。實(shí)