鋁合金攪拌摩擦焊縫微弧氧化后的組織結(jié)構(gòu)與腐蝕性能.pdf

1、本文采用攪拌摩擦焊接技術(shù)對2219鋁合金進行焊接，得到焊接質(zhì)量良好的焊縫。然后采用微弧氧化工藝，在攪拌摩擦焊縫表面制備了具有耐腐蝕性能的微弧氧化涂層。利用光學顯微鏡和透射電子顯微鏡對攪拌摩擦焊縫進行觀察，采用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)和X衍射光電子能譜分析(XPS)表征涂層的組織結(jié)構(gòu)。用極化曲線、交流阻抗譜、鹽霧試驗和EXCO溶液浸泡試驗等試驗方法來研究涂層的耐腐蝕性能。
　　結(jié)果表明：采用優(yōu)化工藝參數(shù)（攪拌頭旋轉(zhuǎn)速

2、度為1200r/min、焊接速度為600mm/min和軸肩壓入量為0.2mm）可獲得高質(zhì)量鋁合金焊縫。焊縫截面分為熱影響區(qū)、熱機械影響區(qū)、焊核區(qū)、軸肩影響區(qū)。母材區(qū)晶粒尺寸大，分布大量的θ(CuAl2)強化相，而熱影響區(qū)晶粒受到熱輸入的影響，晶粒稍稍長大，一些可溶性沉淀相發(fā)生溶解。熱機影響區(qū)受到熱輸入與攪拌作用的雙重影響，晶粒發(fā)生了彎曲變形，比較狹長。焊核區(qū)的晶粒尺寸最小，是攪拌頭劇烈的破碎作用與高的熱輸入的結(jié)果，較粗的強化相也發(fā)生破碎

3、，部分可溶沉淀相發(fā)生溶解，最終均勻的分布在焊核區(qū)。軸肩影響區(qū)的晶粒尺寸也比較細小，沉淀相數(shù)量減少。正是θ(CuAl2)相等強化相的破碎與溶解，使得焊縫區(qū)域耐腐蝕性能與母材區(qū)有明顯的區(qū)別。焊縫表面的顯微硬度成W形分布，硬度的最低點出現(xiàn)在熱影響區(qū)內(nèi)，在軸肩影響區(qū)升高，其中心附近的硬度值最高，為127.3HV。
　　采用兩種合適的電解液在攪拌摩擦焊縫表面生長出內(nèi)層致密、外層多孔的微弧氧化陶瓷涂層。其中，灰色涂層厚度約為14μm，表面微孔

4、孔徑大小為2~3μm，以γ-Al2O3為主。黑色涂層厚度約為24μm，表面微孔孔徑大小為3~5μm，以V2O5、V2O3、α-Al2O3、γ-Al2O3為主。黑色涂層表面粗糙，由于含有V2O3，反射率低(約為0.1)，明顯低于灰色涂層(約為0.5)。
　　極化測試表明，未進行微弧氧化的鋁合金攪拌摩擦焊縫，其軸肩影響區(qū)與其它兩個區(qū)域(熱影響區(qū)、母材區(qū))相比，腐蝕電位最高，其值為-0.697V，腐蝕電流密度最小，其值為6.12×10-

5、7A·cm-2，耐腐蝕性能最好。母材區(qū)腐蝕電位最低，為-0.887V，腐蝕電流密度最高，為9.31×10-7A·cm-2，耐腐蝕性能最差。焊縫經(jīng)過微弧氧化之后，各個區(qū)域的腐蝕電位升高，腐蝕電流密度下降。其中，焊縫軸肩影響區(qū)的黑色涂層腐蝕電位增加到-0.577V，腐蝕電流密度下降到2.89×10-8A·cm-2。而焊縫軸肩影響區(qū)的灰色涂層腐蝕電位增加到-0.624V，腐蝕電流密度下降到5.07×10-8A·cm-2。從腐蝕電位與腐蝕電流密

6、度數(shù)據(jù)來看，黑色涂層的耐腐蝕性能優(yōu)于灰色涂層。交流阻抗測試表明，攪拌摩擦焊縫涂層的阻抗值明顯高于沒有涂層的阻抗值，相差3個數(shù)量級。
　　2219鋁合金攪拌摩擦焊縫發(fā)生晶間腐蝕，θ(CuAl2)相等強化相的數(shù)量是影響其腐蝕性的主要因素。EXCO溶液浸泡72h后，無涂層的焊縫發(fā)生嚴重的剝蝕，而有涂層的焊縫除母材區(qū)涂層完全剝落外，其它兩個區(qū)域的涂層依然存在，起到了很好的腐蝕防護作用。黑色涂層的質(zhì)量損失率為0.08％，明顯的低于灰色涂層的