攪拌摩擦焊接6063鋁合金焊縫腐蝕特性.pdf

1、采用小型攪拌摩擦焊接(FSW)機(jī)床對(duì)6063鋁合金擠壓板材進(jìn)行焊接，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T22639-2008，在KNO3+NaCl+HNO3溶液中及慢應(yīng)變速率拉伸(SSRT)試驗(yàn)機(jī)上，分別采用靜態(tài)失重測試與剝落腐蝕測試法以及應(yīng)力腐蝕(SCC)試驗(yàn)法對(duì)比性地研究了焊縫和母材的腐蝕性能，借助光學(xué)顯微鏡(OM)和顯微硬度測試儀分別對(duì)試樣的顯微組織及焊縫的硬度分布規(guī)律進(jìn)行了研究;采用電化學(xué)工作站分別測試了兩者的極化曲線和阻抗譜;借助掃描電子顯微

2、鏡(SEM)對(duì)斷口形貌、剝落腐蝕表面形貌及第二相分布進(jìn)行了分析，提出了造成兩者腐蝕性能差異的本質(zhì)原因。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　 1.研究了FSW6063鋁合金板材焊縫及母材的剝落腐蝕行為及特征差異，探明了焊縫抗剝落腐蝕性能優(yōu)于母材抗剝落腐蝕性能的機(jī)制。母材明顯發(fā)生“起層”及沿晶腐蝕現(xiàn)象，意味著發(fā)生了嚴(yán)重的晶間腐蝕，評(píng)定腐蝕等級(jí)為剝落腐蝕EA級(jí);焊縫表面呈現(xiàn)均勻腐蝕形貌，但高倍下局部有點(diǎn)蝕現(xiàn)象，未發(fā)生明顯剝落腐蝕，評(píng)定腐蝕等

3、級(jí)為點(diǎn)蝕PA級(jí)。在熱-力作用下，攪拌摩擦焊縫發(fā)生了劇塑性變形及動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為而致使晶粒細(xì)化，位錯(cuò)密度下降，并且部分第二相發(fā)生固溶，從而抑制了剝落腐蝕的產(chǎn)生。
　　 2.探明了應(yīng)變速率及介質(zhì)對(duì)焊縫應(yīng)力腐蝕性能的影響規(guī)律。在介質(zhì)相同而應(yīng)變速率不同時(shí)，高應(yīng)變速率(0.33×10-5s-1)下的斷裂時(shí)間明顯低于低應(yīng)變速率(1.0×10-6s-1)速率下的斷裂時(shí)間，但斷裂延伸率幾乎相同;在應(yīng)變速率相同但介質(zhì)不同時(shí)，焊縫在空氣中的斷裂時(shí)間和

4、在3.5％NaCl溶液中的斷裂時(shí)間極為接近，但在空氣中的延伸率和斷裂強(qiáng)度略高;在1.0×10-6s-1和0.33×10-5s-1兩種應(yīng)變速率下，計(jì)算得出的應(yīng)力腐蝕敏感指數(shù)分別為0.020和0.025，數(shù)值極低，意味著FSW6063鋁合金焊縫的應(yīng)力腐蝕敏感性較小。
　　 3.評(píng)價(jià)了6063鋁合金焊縫及母材在剝落腐蝕溶液中的靜態(tài)失重量及平均腐蝕速率，探討了焊縫抗腐蝕性能優(yōu)于母材抗腐蝕性能的原因。通過靜態(tài)失重，計(jì)算出焊縫和母材的平均腐

5、蝕速率分別為0.379g/(m2h)和2.186g/(m2h)，焊縫平均腐蝕速率僅為母材平均腐蝕速率的17％;焊縫區(qū)強(qiáng)烈的熱輸入，大部分Mg2Si相溶解，降低了形成腐蝕原電池的可能性;此外，焊縫區(qū)晶粒細(xì)化，使參與焊縫表面腐蝕反應(yīng)的活性點(diǎn)降低;因此，相比于母材，焊縫的平均腐蝕速率降低。
　　 4.探明了6063鋁合金焊縫及母材電化學(xué)阻抗譜和腐蝕電位的差異。焊縫及母材均存在高頻的容抗弧，焊縫的容抗弧半徑遠(yuǎn)大于母材的容抗弧半徑，容抗弧

6、半徑大，表明膜電阻大，耐蝕性好;母材出現(xiàn)了明顯的感抗弧，其受氯離子侵蝕的傾向性大;焊縫的自腐蝕電位為-666mV，較母材的-704mV向正向移動(dòng);焊縫的腐蝕電流密度0.281μAcm-2，遠(yuǎn)小于母材的2.668μAcm-2。
　　 5.分析了FSW焊縫及母材的顯微組織特征，探明了6063鋁合金焊縫腐蝕性能的改善機(jī)理。焊縫按組織特征分為典型的焊核區(qū)、熱-力影響區(qū)、熱影響區(qū)和軸肩作用區(qū)，整個(gè)焊縫區(qū)晶粒小于母材，尤其焊核區(qū)及軸肩作用區(qū)