文档介绍：江苏科技大学
硕士学位论文
喷射成形7xxx系铝合金TIG焊工艺及性能研究
姓名:王锡岭
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:严铿
2011-01-05
摘要
摘要
喷射成形 7xxx 系铝合金具有超高强度、高韧性、抗疲劳、耐腐蚀、可超塑性成
形等性能。焊接技术是喷射成形 7xxx 系铝合金应用中的一个关键技术,基于氩弧焊
的技术优点,本论文采用氩弧焊方法对喷射成形 7xxx 系铝合金进行焊接,从焊接性,
尤其是焊接裂纹敏感性和焊接强度等方面考虑,选用了 4043、5356 以及 7055 三种焊
接填充材料进行 TIG 焊平板对焊试验研究。采用光学显微镜、X 射线衍射仪、扫描电
镜等测试手段,对力学性能、组织、相成分及焊后热处理接头性能的变化情况进行研
究。
结果表明:在合适的焊接工艺参数下,采用 TIG 焊接方法能够实现喷射成形 7xxx
系铝合金的焊接;对比所选的焊接材料,其中 5356 焊丝具有较大的焊接热裂纹敏感
性,焊接热输入较高时,在熔合区内出现贯穿性裂纹并沿着熔合区扩展;在热输入低
时,虽然焊接接头热裂纹倾向变小,但抗拉强度比选用 4043 及 7055 焊材进行焊接时
的接头强度要低。
对选用 5356 焊丝进行焊接的试样通过 XRD 分析,初步确定,采用 5356 焊丝对
喷射成形 7xxx 系铝合金进行 TIG 焊接时,在靠近熔合区的焊缝中存在粗大白色小岛
状组织,该组织由相α-Al、和 Al7Cu3Mg6 组成。在焊接非平衡凝固过程
中,由母材扩散到熔合区的溶质元素在晶界和枝晶间偏析,形成 Al7Cu3 Mg6 低熔点共
晶,以液膜形式铺展润湿晶界,由于共晶液相数量较少不能通过“愈合”效应回填凝
固中已产生的裂纹,造成喷射成形 7xxx 系铝合金产生热裂纹。
采用不同焊丝进行 TIG 焊时,母材为 7055 铝合金与 7475 铝合金的硬度曲线变
化规律基本一致,选用 7055 焊材时在焊缝及热影响区的硬度值最高,5356 焊丝次之,
4043 焊丝最低。通过 SEM 和 EDS 表明,选用 4043 和 5356 焊丝进行喷射成形 7055
铝合金 TIG 焊时,焊缝中合金元素 Si、Fe、Zn 和 Cu 主要沿着晶界密布,在晶内分
布相对较少,4043 焊丝中的 Si 元素含量较高,在焊接过程中利用铝合金的“自愈合”
效应,填充了液态金属收缩时引起的空隙,热裂纹倾向性较小。
喷射成形 7xxx 系铝合金采用七系列焊丝进行 TIG 焊接,焊接接头经固溶+时效处
理后,焊缝组织均匀、晶粒有所长大,但没有出现过烧现象,且接头强度得到了显著
提高,达到了母材强度的 80%,表明本研究拟定的热处理工艺是合理的。

关键词:喷射成形铝合金;TIG;工艺;组织;机械性能
I
Abstract
ABSTRACT
Spray formed 7xxx series aluminum alloys have ultra high strength, high toughness,
fatigue resistance and corrosion resistance, can be superplastic formed and so on. Welding
technology is one of the key technology to the application of 7xxx series aluminum alloy.
Based on the advantages of TIG welding technology, this paper adopts TIG welding
method to spray formed 7xxx series aluminum took account of weldability,
especially the welding hot cracking susceptibility and the properties of welded, adopted
4043, 5356 and 7055 three kinds of welding material to the spray formed 7xxx series
aluminum alloys in TIG welding. The mechanical properties, microstructures, phase
compositions of welded joint and the