SiCp顆粒增強(qiáng)6061Al基復(fù)合材料等離子弧原位焊接的研究.pdf

1、顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比模量高、膨脹系數(shù)低、耐磨性良好等優(yōu)異的綜合性能，在航天、航空結(jié)構(gòu)件、發(fā)動機(jī)耐熱和耐磨部件等方面有著廣闊的應(yīng)用前景，成為當(dāng)今金屬基復(fù)合材料發(fā)展與研究的主流。然而由于鋁基復(fù)合材料的特殊組織結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其焊接性很差，難以形成高強(qiáng)度焊接接頭，成為該種材料走向工業(yè)應(yīng)用的嚴(yán)重障礙，因此有必要系統(tǒng)地研究鋁基復(fù)合材料焊接性。 本課題以SiCp/6061A1基復(fù)合材料為研究對象，以Ar+N2為離子氣，Ar氣為保護(hù)氣

2、，采用等離子弧焊接方法對其焊接工藝及合金化機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。利用金相顯微鏡、掃描電鏡及X射線衍射分析儀等微觀分析手段研究了復(fù)合材料等離子弧焊接接頭微觀組織及成分變化，利用硬度試驗(yàn)和拉伸試驗(yàn)研究了等離子弧焊接接頭的力學(xué)性能。 研究表明填加Al—Si—Ti—Ni合金對SiCp/Al基復(fù)合材料進(jìn)行等離子弧原位焊接，填加材料中Ti含量為5％時，可以有效抑制有害相Al4C3的生成，得到的焊縫組織較為致密，沒有氣孔、微觀裂紋等缺陷，接頭

3、強(qiáng)度較之不加填充材料時有較大提高，達(dá)到226MPa，提高了接頭的力學(xué)性能。 研究了使用Al—Si—Ti—Y合金片為填充材料對siCp/6061A1基復(fù)合材料進(jìn)行等離子弧原位焊接時，焊縫組織和性能的變化。試驗(yàn)表明以A1—Si—Ti—Y合金片為填充材料時，可以細(xì)化晶粒獲得致密的焊縫組織。在抑制有害相Al4C3的生成的同時，接頭強(qiáng)度又有較大提高，達(dá)到240MPa，有效提高了接頭的力學(xué)性能。此外還分析了Y對焊縫組織及接頭力學(xué)性能的影響，

4、研究表明在鋁基復(fù)合材料焊接過程中添加稀土金屬Y，可改善焊縫組織，提高焊縫強(qiáng)度、塑性和韌性。 對SiCp/Al基復(fù)合材料等離子弧原位焊接接頭進(jìn)行熱處理后發(fā)現(xiàn)，熱處理的最佳工藝為T6500℃固溶+時效。熱處理后焊縫組織狀況得到良好的改善，粗大的Al3Ti相變?yōu)槎绦“魻?，消除了晶間偏析，組織更加均勻。熱影響區(qū)組織中晶粒均得到比較明顯的細(xì)化，比較接近母材晶粒的大小。焊接接頭強(qiáng)度較未熱處理時有了較大提高，達(dá)到255MPa，而且接頭熱影響區(qū)