论文部分内容阅读
铝合金作为一类重要的轻量化结构材料,被广泛应用在汽车工业、海洋船舶、轨道交通以及航空航天等行业。但是随着现代科学技术的发展,传统铝合金的强度、刚度较低,热膨胀系数较高,以及在焊接加工过程中易产生裂纹等缺点已经不能满足现代工业发展的需要,限制了其进一步的应用。近年来研究表明添加陶瓷颗粒增强相可以改善铝合金以及铝合金焊缝的组织与性能。因此本文通过半固态搅拌辅助超声法成功制备出了性能优异的亚微米SiCp/Al-5Mg和SiCp/Al-5Mg-0.35Sc-0.1Zr复合材料,利用金相显微镜、扫描电镜、万能电子拉伸机、维氏硬度计等仪器系统的研究了复合材料的组织与性能;并使用轧机将复合材料轧制成焊丝,以2024-T4铝合金作为焊接母材,研究了复合材料焊丝对铝合金焊缝的显微组织与机械性能的影响。研究结果表明:(1)SiCp/Al-5Mg复合材料中大部分SiC颗粒沿晶界分布,在复合材料凝固过程中SiC颗粒能有效的促进α-Al的形核并阻碍了晶粒的长大,从而细化晶粒。随着SiCp含量的增加,复合材料的晶粒逐渐减小,综合力学性能得到提升,其强化机制以细晶强化为主。(2)SiCp/Al-5Mg复合材料中SiC颗粒的存在阻碍了富铁相沿晶界析出,使富铁相与其边缘合金构成的微电池消失,降低了合金晶间腐蚀敏感性,提高了基体耐蚀性。在铸锭板材上进行平板单面焊接研究颗粒增强铝基复合材料的可焊性,SiCp/Al-5Mg复合材料的焊缝并未发现明显的裂纹、气孔等缺陷;显微组织分析得出由于SiC颗粒的存在使复合材料焊缝呈现更为细小的等轴晶,说明SiCp/Al-5Mg复合材料具有良好的可焊性。(3)轧制后SiCp/Al-5Mg焊丝中晶粒得到细化并且SiC颗粒分布得到改善,焊丝中SiC颗粒的添加能够细化焊缝的晶粒,并且连续网状分布第二相被细化成短棒状或颗粒状,焊缝的强度和硬度得到提高,焊缝中SiC颗粒主要分布在焊缝中心。(4)Al-5Mg-0.35Sc-0.1Zr合金中晶界分布着大量颗粒状共晶Al3(Sc,Zr)相;当加入SiC颗粒后共晶相消失,SiCp/Al-5Mg-0.35Sc-0.1Zr复合材料的晶粒得到细化,Sc、Zr元素分布均匀,机械性能得到提升。SiCp/Al-5Mg-0.35Sc-0.1Zr复合材料焊丝与Al-5Mg-0.35Sc-0.1Zr合金焊丝对应的焊缝中第二相均呈短棒状或颗粒状,但是SiCp/Al-5Mg-0.35Sc-0.1Zr复合材料焊丝对应焊缝相比Al-5Mg-0.35Sc-0.1Zr合金焊丝的晶粒得到明显的细化;焊缝力学性能得到改善。