对于细晶5083铝合金不等厚板激光穿透焊接头的组织与性能

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1、学兔兔www.xuetutu.com终试验研究俘掳细晶5083铝合金不等厚板激光穿透焊接头的组织与性能西安建筑科技大学机电工程学I~(710055)闰洪华哈尔滨工业大学精密热加工国防重点实验室(150001)张凯锋吴云摘要对细晶5083铝合金不等厚板进行了激光穿透焊试验，分析讨论了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明：从显微组织角度看，焊接接头可分为4个区域，即母材、热影响区、熔合区和焊缝中心区，各区域的组织有明显的特征；焊缝中心区为细小的等轴晶组织，通过TEM观察其晶粒大小约为1．5Ixm；焊接接头的显

2、微硬度呈w形分布，热影响区较窄且软化趋势最明显；焊接拉伸试样的断裂位置在熔合区，接头的抗拉强度为186MPa。关键词：激光穿透焊细晶5083铝合金接头组织中图分类号：TG457．14NaOH溶液去氧化膜，然后用30％的HNO溶液清洗，0前言最后用丙酮清洗表面。焊接时光束聚焦在工件表面，铝及铝合金激光焊(LaserWelding)技术与传统焊采用氩气保护。焊接工艺参数为：激光功率1200W；接工艺相比，它具有功能强、可靠性高、无需真空条件焊接速度2mm／min。及效率高等特点。其功率密度大、热输入总量低、同等

3、采用光学显微镜(OM)和透射电镜(TEM)对细晶热输入量熔深大、热影响区小、焊接变形小、速度高、易5083铝合金薄板焊接后的组织进行观察。透射试样是于工业自动化等优点。可提高加工速度并极大地降低在零下30℃的30％硝酸和70％甲醛的混合溶液里通热输入，从而可提高生产效率，改善焊接质量J。过双喷减薄技术制得的铝及铝合金激光焊的工艺难度较大，与钢等黑色表1细晶5083铝合金板的化学成分(质量分数，％)金属相比，铝及铝合金激光焊时的光束反射和等离子MgMnCrSiFeCuZnTiA1体屏蔽效应极为强烈，工件对光束

4、能量的吸收很困难，4．560．610．120．190．250．0130．0160．012余量同时容易产生裂纹、气孔、接头软化等缺陷，只有采用大功率激光器和采取特殊工艺措施才能对铝进行有效硬度测量采用HVS一5型数显小负荷维氏硬度计，的焊接_4]。文中采用激光焊实现了细晶5083铝合金加载载荷为200g，作用时间为10s。单向拉伸试验是不等厚板的激光穿透焊，研究了焊接接头的微观组织在50kN电子万能实验机上进行的，可对拉伸试验数和力学性能。这为实现激光焊+超塑成形铝合金的多据进行实时跟踪和电子瞬态记录，拉伸试

5、样见图1。拉层结构件打下了基础。伸试样断口形貌使用扫描电镜(SEM)进行观察。1试验材料及方法接头文中的试验材料采用厚度分别为1．1mm和＼0．9mm的细晶5083铝合金板(平均晶粒大小约为3I囝n{寸txm)，其化学成分见表1。f，r'、1激光器为德国RofinSinarDC030CO：激光器。最1—35一I一大输出功率为3kW，光束模式为TEM01模，焦斑直径一6’为0．1mm。焊前对细晶板进行表面处理：用10％的I一_收稿日期：2010一O5—20图1细晶5083铝合金薄板激光穿透焊的拉伸试样2011

6、年第8期21学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com俘掳试验研究一断口上可以看到大小不一的焊接气孔，这也是焊缝成大聚合成裂纹，最终导致材料断裂。为材料的危险部位的一个主要原因。焊接气孔是由于参考文献铝合金极易氧化，氧化膜吸附空气中的水分，在焊接过程中水分分解产生氢气，随着焊接过程的进行，氢析出[1]SpinaR，TriearieoL，BasileG，eta1．Thermo—mechanical并聚集形成气泡不断从熔池析出，当冷却速度过快时，

7、modelingoflaserweldingofAA5083sheets[J]．JournalofMaterialsProcessingTechnology，2007，191：215—219．形成的气泡未能从熔池溢出，此时，便造成焊缝中气孔[2]SibillanoT，AnconaA，BerardiV，eta1．Astudyofthe的形成。气孔的存在明显地降低了焊缝的塑性和强shieldinggasinfluenceonthelaserbeamweldingofAA5083度。图5b为断口的微观形貌，取自图

8、5a中的A处。aluminiumalloysin—processspectroscopicinvestigation微观断口表现为明显的韧窝形貌，符合延性断裂的微[J]．OpticsandLasersinEngineering，2006，44：观特征。在每个韧窝中都分布着小颗粒状强化相。1039—1051．对于微观断口形成的含有强化相的韧窝形貌的形[3]陈彦宾，曹丽杰．铝合金激光焊接研究现状[J]．焊接，成机制，