Page 53 - 机械工程材料2024年第十一期
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2024 年 11 月 第 48 卷 第 11 期 Vol. 48 No. 11 Nov. 2024
DOI：10. 11973/jxgccl230520
多道焊接热循环对 6082-T6 铝合金接头热影响区
显微组织及力学性能的影响
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王富义 ，熊 浩 ，彭 超 ，闫 冬 ，詹 腾 ，徐从昌 ，李落星 1, 3
（1. 湖南大学机械与运载工程学院，长沙 410082；2. 湖南联诚轨道装备有限公司，株洲 412005；
3. 湖南大学重庆研究院， 重庆 401120）
摘 要： 采用ER5087铝合金焊丝在6082-T6铝合金板上进行四道双脉冲熔化极惰性气体保护
堆焊，在焊接热影响区不同位置取样进行显微组织观察和力学性能测试，结合焊接温度场数值模拟
研究了多道焊接热循环对热影响区不同位置显微组织及力学性能的影响。结果表明：根据试验测
得的热影响区截面硬度变化和模拟得到的热影响区截面峰值温度变化规律，结合材料热处理工艺
将6082-T6铝合金焊接接头热影响区按照距熔合线由远到近分为过时效区 （A区）、严重过时效区（B
区）和固溶区（C区）。随着焊接道次的增加，热影响区晶粒粗化，A区析出相发生β″相+β'相→β'相
+U2相→β相+β'相+半溶解相→β'相+半溶解相转变；不同道次焊接后B区析出相基本呈半溶
解状态，C区有序析出相完全溶解， 析出大量GP区；随着焊接道次的增加，热影响区A区、B区的析
出相逐渐粗化和溶解，C区的GP区数量减少。四道焊接后，热影响区整体力学性能下降，热影响区
B区的软化现象最严重。热影响区软化的主要原因是析出相的演变而非晶粒的粗化。
关键词： 多道焊接热循环；铝合金接头；热影响区；力学性能；析出相演变
中图分类号：TG146.2 文献标志码：A 文章编号：1000-3738（2024）11-0045-10
0 引 言 度的时效作用，因此会析出不同种类的析出相。随
着焊接热循环的温度升高，6082铝合金析出序列为
6082铝合金属于Al-Mg-Si系铝合金，具有良好的
超饱和固溶体→硅/镁原子团簇→GP区→β″相→
［1-2］
强度、挤压成形性能、耐腐蚀性能和焊接性能等 ， ［10］
［3］
广泛应用于高速列车和城市轨道交通车辆 。在轨 {U1，U2，β'}相→β相 。不同的析出相对材料强化
效果不同，其中β″ 相的强化效果最好。虽然已有研
道车辆车体制造时，6082铝合金结构件经常采用熔
究者对多道焊铝合金接头进行了研究 ［11-12］ ，但这些
化极惰性气体（MIG） 保护焊进行连接，并且由于结
研究主要集中于定性分析，并未对热软化区的析出
构件尺寸较大，需要多道焊接才能完成连接。由于
6082 铝合金为可热处理强化型铝合金 ［4-5］ ，多道焊 相进行定量分析，且未明确热影响区软化的主导因
接热循环的作用会使其焊接接头产生复杂的热影响 素。因此，作者对6082-T6铝合金板进行四道双脉
［6］
区，出现热软化问题 。在恶劣的轨道交通服役环境 冲MIG焊，基于有限元方法模拟了热影响区焊接温
［7］
中，这种软化问题易影响铝合金构件的安全性 。 度场，结合峰值温度和硬度变化对热影响区进行划
研究普遍认为，晶粒尺寸增大，晶界变少，会使 分，研究了不同区域的力学性能和显微组织，分析了
材料强度降低。但对于可热处理铝合金而言，焊接 多道焊接对热影响区显微组织及力学性能影响的规
接头热影响区软化的另一原因是析出相的演变 ［8-9］ 。 律，从而揭示6082-T6铝合金厚板焊接接头热影响
在多道次焊接过程中，6082 铝合金母材不同位置 区软化的机理。
经历着大小不同的焊接热循环，相当于经历不同程
1 试样制备与试验方法
收稿日期：2023-10-29；修订日期：2024-10-11 母材为尺寸350 mm×150 mm×12 mm的6082-
基金项目：湖南省自然科学基金资助项目 (2021JJ40096，2022JJ
T6铝合金板，由湖南联诚轨道装备有限公司提供。
50091)；湖南创新型省份建设专项项目 (2021GK4044)
焊接材料为直径1.2 mm的ER5087铝合金焊丝。母
作者简介： 王富义(1996—)，男，江西吉安人，硕士研究生
导师：李落星教授 材和焊丝的化学成分如表1所示。
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