- 文档大小:1.7 MB
- 文档格式:pdf
- 约 8页
- 2021-11-23 发布
- 举报
已阅读完毕,您还可以下载文档进行保存
- 1、本文档共8页,内容下载后可编辑。
- 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,可选择认领。
- 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细先通过免费阅读内容等途径辨别内容交易风险。如存在严重挂羊头卖狗肉之情形,可联系本站下载客服投诉处理。
86 材料工程/2013年1O期 7A52铝合金焊接件应力 腐蚀性能评价 SCCEvaluationonWeldingSamplesof 7A52AluminumAlloy 张晓云,梅克力,熊文华,郭孟秋,高健 (1北京航空材料研究院,北京100095; 2重庆长安汽车责任有限公司,重庆400023) — — — ZHANGXiao~yun,MEIKeli。,XIONGWenhua,GUOMengqiu,GAOJian (1BeiingInstituteofAeronauticalMaterials,Beijing100095,China; 2ChongqingChanganAutomobileCo.,Ltd.,Chongqing400023,China) 摘要:应用慢应变速率拉伸应力腐蚀实验方法和恒载荷拉伸应力腐蚀实验方法评价了7A52铝合金焊接试样的应力腐 蚀(SCC)敏感性,并对断口微观形貌进行了分析。结果表明:使用5A56焊丝,采用金属焊条惰性气体焊接(MIG)工艺双 面焊制成7A52焊接件应力腐蚀敏感性比较低,具有较好的抗应力腐蚀开裂性能;但当使用环境温度较高、施加应力大 于9O 时,也有可能发生应力腐蚀开裂。断口微观分析表明焊接部位普遍存在气孔;高温或高应力下产生SCC开 裂的断口存在明显的二次裂纹,并且随着应力水平的增加,二次裂纹增大。 关键词:应力腐蚀开裂;焊接;铝合金— doi:10.3969/j.issn.10014381.2013.10.015 中图分类号:TG172.9 文献标识码:A ——— 文章编号:10014381(2013)10008607 Abstract:Thesusceptibilityofweldingsamplesof7A52aluminumalloytostresscorrosioncracking (SCC)wasevaluatedusingtheslowstrainratetest(SSRT)anddirecttensionstresscorrosiontest. ThemicrostructurewasalsoinvestigatedaftertheSCCtest.Theresultsshowlowsusceptibilityto SCCofweldingjointby5A56weldingwire,metalinertiagas(MIG)procedureweldedfromboth side.ItisalsopossibleSCCathigh1evelstressandhightemperature.TheSEMindicatedthereare — poresinweldingpart.HighSCCsensitivitywasexpressedinhightemperatureorstress1eve1.Sec ondarycrackingexistedonthefracturesurface,1argesizesecondarycrackingincreasesobviouslywith thehigherofstressleve1. Keywords:stresscorrosioncracking;welding;aluminumalloy 7A52铝合金是中强可焊合金结构材料,其熔铸方 便、成形性好,经轧制能获得比较理想的板材,具有高 的比强度、硬度、热加工性能好、塑性好、焊接性能优 良、耐蚀性和韧性好等优点,是航空航天器与地面车辆 —— 和装备的主要焊接结构材料。7A52铝合金是AlZn Mg-Cu系合金,属于可热处理强化合金,通过改进固 溶处理和时效工艺,可使其性能得到改善。7A52铝合 金的抗剥蚀能力较差[1],通过不同的热处理或元素成 分调整可提高其抗应力腐蚀性能,但是以牺牲强度和降 低焊接性能为代价。7A52常用的焊接工艺为金属焊条 惰性气体(MIG)焊接,焊接中容易存在气孔和变形,影 响使用性能]。因此,提高其抗应力腐蚀性能,必须综 合考虑强度、应力腐蚀和焊接性能之间的制约关系[4]。 应力腐蚀的测试实验方法比较常用的有慢应变速 率拉伸(SlowStrainRateTension,SSRT)实验、恒载 荷实验、恒变形或恒位移实验等,广泛应用于研究合金 的化学成分、热处理及显微组织、电化学效应、环境介 质等对其抗应力腐蚀性能的研究[611]。本工作应用 慢应变速率拉伸应力腐蚀实验方法(SSRT)和恒载荷 拉伸应力腐蚀实验方法研究了7A52铝合金焊接件的 抗应力腐蚀性能。 1实验 1.1实验材料 焊板以7A52铝合金作基材、使用5A56焊丝(化 7A52铝合金焊接件应力腐蚀性能评价 87 学成分见表1),采用双丝气体保护焊(MIG)工艺,双 面焊制成。焊板经去应力回火处理,探伤检测合格后 加工制作试样。慢应变速率应力腐蚀实验用试样形状 — 和尺寸参见HB723595[],恒载荷拉伸应力腐蚀实 — 验用试样形状和尺寸参见HB525483],焊缝位于 试样工作段的中间部位。 表17A52合金和5A56焊丝的化学成分(质量分数/%) Table1Chemicalcompositionof7A52aluminumalloyand5A56weldingwire(massfraction/%) 1.2实验方法 1.2.1慢应变速率应力腐蚀实验 — 参照GB/T15970.72OOO《金属和合金的腐蚀 应力腐蚀第7部分慢应变速率实验》[1]和HB— 723595《慢应变速率应力腐蚀实验方法》_】幻进行。 1.2.2恒载荷拉伸应力腐蚀实验 — 参照GB/T15970.42O00《金属和合金的腐蚀 应力腐蚀第4部分单轴加载拉伸试样的制备和应 — 用》[1和HB525483《变形铝合金拉伸应力腐蚀实 验方法》l1进行。 2结果与分析 2.1焊接试样的力学性能 焊接试样的力学性能见表2,表2中数据为3个 试样的平均值。与不同热处理状态的板材性能相比 较,焊接件的抗拉强度有所降低。 表2焊接试样的力学性能 Table2Mechanicalpropertiesofweldingsample 2.2慢应变速率拉伸(SSRT)应力腐蚀实验 ℃ SSRT实验分别在硅油(25)和3.5(质量分 ℃ 数,下同)NaC1溶液(25,35,45,55)中进行,应变速 率选择5× 10S-1和5× 10S两种,实验结果见表 3,4,数据为3~5个平行试样的平均值,以断裂在焊接 部位的试样为有效试样。SSRT条件下,评定合金应 力腐蚀敏感性的指标包括断裂应力、断裂时间t、断 裂能E以及断口形貌特征的辅助分析等。腐蚀环境 中断裂应力越小且断裂时间越短的合金,其应力腐蚀 敏感性越大。应力腐蚀敏感性越大的合金,其力学性 能,如伸长率、断面收缩率相应的也要降低。根据 在环境和惰性介质中断面收缩率的比值/zM判定 材料的应力腐蚀敏感性,一般认为cs/西tM>95时 材料没有应力腐蚀敏感性。 表37A52在不同介质中。应变速率为5× 10S-1时的 伸长率、断面收缩率和断裂强度 Table3Mechanicalpropertiesof7A52insilica0订and 3.5NaC1atthestrainrate5× 10s一 表47A52在不同介质中,应变速率为5× 10S时的 伸长率、断面收缩率和断裂强度 Table4Mechanicalpropertiesof7A52insilicaoiland 3.5NaC1atthestrainrate5× 10一S 从表3和表4的实验结果可直观地看出,在 3.5NaC1溶液中,两种应变速率下,均表现为随着溶 液温度的升高,断裂时间缩短,抗拉强度下降。以应变 速率5× 10S进行SSRT实验时,在不同温度下, 伸长率、断面收缩率的变化不明显;但以应变速率5× 10S进行SSRT实验时,随着溶液温度的升高,伸 长率、断面收缩率呈下降趋势(见图1)。 将SSRT获得的各项力学性能指标加以处理,得 到的ISSRT综合指数较单项力学性能指数能更好地反 映应力腐蚀敏感性, 从0到1表示应力腐蚀敏感 性渐增。ISSRT计算公式如下1: 88 材料工程/2013年1O期\ . Q 葛∞ 三 图1温度和应变速率对断面伸长率(a)和收缩率(b)的影响 Fig.1Theeffectofterr ̄perathreandstrainrateonelongation(a)andrateofareareduce(b)一 Lfw× (1+f) 1 SSRT一 一 O'fA 0fA 1 入11_ 7l 式中为在环境介质中的断裂强度,MPa为在惰 性介质中的断裂强度,MPa;为在环境介质中的断 裂伸长率,;为在惰性介质中的断裂伸长率,。 ℃ 将25下在硅油和3.5NaC1溶液中的数据进 行处理(见表5)。 表5253C时不同应变速率下的SCC敏感性比较 Table5SCCsusceptibilityat25 ̄Canddifferentstrainrates 如果仅通过。/M来评价,以应变速率为5× 10S进行SSRT实验,7A52焊接试样具有一定的 SCC敏感性,而以应变速率为5× 10S进行SSRT 实验,7A52焊接试样无SCC敏感性。 根据综合指数I来看,两种拉伸速率下的 值均远小于1,可以认为7A52焊接试样SCC敏感性 很低,具有良好的抗SCC能力。 以/M指标作为SCC敏感性的评价指标,与 以综合指数ISSRT作为SCC敏感性的评价指标,得出的 SCC敏感性评价结果存在差异。原因是在硅油中进 行的SSRT实验的数据,应变速率5× 10S下的分 散性比5× 10S下的大,因此,以平均值计算/M 值的数据的误差相对要大些。并且cs/西计算 时仅涉及材料的断面收缩率一个性能指标,而 计 算时涉及材料的断裂强度和断裂伸长率两个性能指 标,因此以 为SCC敏感的判据,较之以/M 为判据更为全面、准确。 从断口微观可以看出,焊接部位普遍存在气孔(图 2(a)和图2(c)),正常焊接组织呈多孔蜂窝状(图2(b) 和图2(d))。 对比两种不同拉伸速率下的断口微观可以发现, 在3.5NaC1溶液中,应变速率为5× 10S下的断 口呈现出明显的应力腐蚀开裂特征(见图3);而应变 速率为5× 10S下,相似形态的断口仅出现在温度 ℃ 较高(55)的情况下(见图4)。 综合力学性能指标评价结果和微观断口形貌分 析,尽管7A52焊接件具有较好的抗应力腐蚀能力,但 在7A52焊接试样的SSRT实验中,选择应变速率为5× 10S进行实验,既能够反映7A52焊接试样在 不同环境中的应力腐蚀敏感性,又能够在比较短的时 间得到可信的实验结果。 为了比较存在微观缺陷和具有表面保护涂层时 ℃ 对应力腐蚀敏感性的影响,在35,3.5NaC1溶液 中,以应变速率5× 10S进行了三组实验(每组4 个平行试样),一组人为制造缺陷,即在试样的工作 部位(即焊接部位)线切割制造了宽为0.2ram、长度 为1mm的缺口;一组为按照实际使用情况对铝合金 进行阳极氧化后喷涂防护涂层;一组为焊接后未进 行热处理的。实验结果见表6。 可见,与在同等条件下无缺陷的试样相比较,存在 缺陷的情况下伸长率、断面收缩率、断裂时间、抗拉强 度都下降,说明焊接部位一旦存在缺陷,其应力腐蚀敏 感性将会增大。 与相同条件下无防护的试样实验结果比较,涂层 防护没有显示出优势,原因一是7A52焊接件本身应 力腐蚀敏感性低,二是防护涂层主要起到隔离腐蚀介 质的作用,在拉应力的作用下,一旦涂层产生裂纹,涂 层破裂的局部与整个试样受保护的其他区域相比形 成大阴极小阳极的结构,电偶效应的影响反而促进 腐蚀的发展,因此,在构件的防护过程中,严格控制涂 \0;口2饕0等 … 微波法制备组成可控Cui/MWCNTs复合材料及其磁性能 97 [10]曹慧群,邵科,李耀刚,等.新型碳纳米管磁性复合材料的制备及 — 磁性能[J].硅酸盐学报,2008,36(9):12471250. CAOHQ,SHAOK,LIYG,eta1.Synthesisandmagnetic propertiesofnovelcarbonnanotubesmagneticcompositesEJ]. — JournaloftheChineseCeramicSociety,2008,36(9):1247 1250. … [11]曹培培,吴华强,李文婷,等.微波法合成Co1i/MWCNTs — 纳米复合材料及磁性研究[J].功能材料,2011,42(1):182 184. CA0PP,WUHQ,LIWT,eta1.Microwavesynthesisand … magneticpropertiesofColNi/MWCNTsnanocomposites[J]. — JournalofFunctionalMaterials,2011,42(1):182184. [12]AHMEDJ,RAMANUJACHARYKV,LOFLANDSE,eta1. — BimetallicCuinanoparticlesofvaryingcomposition(CuNi3, Cui,Cu3i)[J].ColloidsSurfA:PhysicochemEngAspects,— 2008,331(3):206212. [13]SOURAVP,SUDIPTOP,SANDIPB,ate1.Cuil一alloy nanoparticlesembeddedSiO2films:synthesisandstructure[J]. — JNanopartRes,2011,13(1):321329. [14]于华荣,成荣明,徐学诚,等.碳纳米管负载纳米Fe2O3的研究 — [J].无机化学学报,2005,21(11):16491654. — YUHR,CHENGRM,XUXC,eta1.Nanoferricoxidesup portedoncarbonnanotubes[J].ChineseJournalofInorganic— Chemistry,2005,21(11):16491654. [15]王伟,陈小华,熊伊娜,等.碳纳米管铜基复合颗粒的制备[J].中 — 国有色金属学报,2011,21(6):14291434. WANGW,CHENXH,X10NGYN,eta1.Preparationof carbonnanotubeembeddedincoppercompositesparticles口]. TheChineseJournalofonferrousMetals,2011,21(6):1429— 1434. [16]金亚旭,刘宗健,陈卫祥,等.纳米碳管负载金属镍催化叶绿素加 — 氢反应口].物理化学学报,2002,18(5):459462. [17] [18] [19] [2o] — JINYX,LIUZJ,CHENWX,eta1.Hydr0genati0nofchlo —— — rophyllovercarbonnanotubessupportednickelcatalystatnor- — realtemperatureandpressure口].ActaPhysicochimicaSinica,— 2002,18(5):459462. — WUHQ,WANGQY,YAOYZ,ate1.Microwaveassisted synthesisandphotocatalyticpropertiesofcarbonnanotube/zinc sulfideheter0structuresrJ].JPhysChemC,2008,112(43):— 1677916783. — CHEW,SAMMYNAIKENR,HUANGY.Luminescenceen hancementofZnS:Mnnanoclustersinzeolite[J].JApplPhys,— 2000,88(9):51885193. 罗玉亮,林培豪,杨涛.添加铜钼镍对NdFeCoB合金磁粉性能的 — 影响[J].电子元件与材料,2010,29(5):677O. LU0YL,IINPH,YANGT.EffectsofaddingCu,Moand — ionthepropertiesofNdFeCoBalloymagneticpowder[J].E — lectronicComponentsandMaterials,2010,29(5):6770. 宋学萍,金震,孙兆奇.iCu一复合团簇镶嵌薄膜的微结构和— 磁特性EJ].安徽大学学报,2004,28(3):3439. SONGXP,JINZ,SUNZQ.Astudyonthemicr0structure andmagneticpropertiesofnanograiniCu1一films[J].Journal — ofAnhuiUniversityNaturalScienceEdition,2004,28(3):3439. 基金项目:国家自然科学基金项目(20901003);安徽省高等学校自然 科学研究重点项目(KJ2009A001) —— —— 收稿日期:20120412;修订日期:20120928 作者简介:冒丽(1988一),女,硕士研究生,主要从事纳米材料的研 究,联系地址:安徽省芜湖市安徽师范大学化学与材料科学学院— (241000),Email:ysmaoli@163.corn 通讯作者:吴华强(1954一),男,教授,主要从事纳米材料及碳基材料的 研究,联系地址:安徽省芜湖市安徽师范大学化学与材料科学学院— (241000),Email:wuhuaq@mail.ahnu.edu.cn 米米米米米米米米米米米米米米米米柴米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米 (上接第92页) — [11]黄兰萍,陈康华,李松,等.高温预析出对A1一ZnMg合金板材应 力腐蚀断裂的影响[J].稀有金属材料与工程,2006,35(12): 1943一l948. 2] 3] 4] [15] [16] [17] — — HUANGLanpin,CHENKanghua,LISong,eta1.Effectof— — high-temperaturepre-precipitationonstresscorrosioncracking —— 0fAlZnMgaluminumalloyplate[J].RareMetalMaterialsand— Engineering,2006,35(12):19431948. HB723595,慢应变速率应力腐蚀实验方法Is]. — HB525483,变形铝合金拉伸应力腐蚀实验方法[s]. GB/T15970.720OO,金属和合金的腐蚀应力腐蚀第7部分 慢应变速率实验[s]. GB/T15970.42OOO,金属和合金的腐蚀应力腐蚀第4部分 单轴加载拉伸试样的制备和应用[s]. 刘继华,李荻,郭宝兰,等.LC4高强铝合金的慢应变速率拉伸实 — 验[刀.材料科学与工艺,2001,9(1):3741. — LIUJihua,LIDi,GUOBao-lan,eta1.Slowstrainratetension — — testofhighstrengthaluminumalloyof7075[J].MaterialSci — enceandTechnology,2001,9(1):3741. 明珠,马新沛,王克鸿,等.厚板铝合金双丝气体保护焊工艺[J]. — 焊接,2004,(10):2528. — MINGZhu,MAXin-pei,WANGKehong,eta1.Studyon — doublewiregasshieldedarcweldingtechnologicalofthickalumi — numalloyplate[J].Welding8LJoining,2004,(10):2528. [18]余进,王克鸿,徐越兰,等.7A52铝合金双丝焊接头组织与性能— [J].焊接学报,2005,26(10):8789. — — YU]in,WANGKehong,XUYuelan,eta1.Microstructures andpropertiesof7A52aluminumalloyweldedjointbytwinwire [19] welding[J].TransactionsoftheChinaWeldingInstitution,— 2005,26(10):8789. ASTMG47,standardtestmethodfordeterminingsusceptibility — tostresscorrosioncrackingof2XXXand7XX× — aluminumal loyproduets[S]. — 收稿日期:2013-0I-29;修订日期:2013-0725 作者简介:张晓云(1967),女,研究员,主要从事材料腐蚀与防护、环 —— 境适应性研究,联系地址:北京市81信箱49分箱(100095),Email:xi aoyun.zhang67@yahoo.corn
您可能关注的文档
- “离位”增韧复合材料准静态压入损伤特性研究.pdf
- “神舟七号”飞船舱外航天服防护头盔组件的研制.pdf
- “十二五”复合材料发展重点和方向解读.pdf
- “珠串”堆叠超结构的介孔铁酸锌的制备与表征.pdf
- (001)应变对正交相Ca2 P0.25 Si0.75能带结构及光学性质的影响.pdf
- 0.8设计系数用X80管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀开裂行为.pdf
- 0.20mm CGO硅钢高温退火Goss晶粒起源及异常长大行为研究.pdf
- 0Cr16Ni5Mo低碳马氏体不锈钢的热变形行为及其热加工图.pdf
- 0Cr17Ni4Cu4Nb钢制螺钉断裂原因分析.pdf
- 1.5MW风机叶片模具加热工艺研究与技术创新.pdf
- 1.5MW风机叶片VARI工艺模拟分析及验证.pdf
- 2.5维机织复合材料低速冲击性能研究.pdf
- 2.25Cr-1Mo钢后续热处理中的磷偏聚行为.pdf
- 2A50锻铝三点弯曲试验与高分辨率CT成像分析.pdf
- 2A12与2A11铝合金超声波焊接工艺与组织研究.pdf
- 2MW风机复合材料叶片材料及工艺研究.pdf
- 3Cr2W8V模具钢激光表面相变硬化层性能的研究.pdf
- 3D打印技术及先进应用研究进展.pdf
- 3D打印技术研究现状和关键技术.pdf
- 5%鱼藤酮悬浮剂的研制.pdf
- 村长
- 该用户很懒,什么也没介绍
相关文档
- “离位”增韧复合材料准静态压入损伤特性研究.pdf2021-11-235页
- “神舟七号”飞船舱外航天服防护头盔组件的研制.pdf2021-11-233页
- “十二五”复合材料发展重点和方向解读.pdf2021-11-232页
- “珠串”堆叠超结构的介孔铁酸锌的制备与表征.pdf2021-11-235页
- (001)应变对正交相Ca2 P0.25 Si0.75能带结构及光学性质的影响.pdf2021-11-236页
- 0.8设计系数用X80管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀开裂行为.pdf2021-11-237页
- 0.20mm CGO硅钢高温退火Goss晶粒起源及异常长大行为研究.pdf2021-11-237页