[论文解读] Microstructure, mechanical properties and corrosion of friction stir welded 6061 Aluminum Alloy
本研究调查了摩擦搅拌焊6061铝合金的显微组织、力学性能及腐蚀行为。结果表明，焊核区发生动态再结晶，热机械影响区（HAZ）的耐腐蚀性最高，母材的硬度最大；断裂起源于热机械影响区与热影响区界面，这是由于显微组织不均匀所致。
The microstructure, mechanical properties, and corrosion behavior of friction stir welded (FSW) AA6061 aluminum alloys were investigated. Dynamic recrystallized structures were observed and grain sizes of nugget zone (NZ), thermomechanically-affected zone (TMAZ), heat-affected zone (HAZ), and base material (BM) were different. Hardness test indicated that the minimum and maximum hardness values wereobtained in the HAZ and BM, respectively. Tensile results showed that fracture occurred in the relatively weak regions in between TMAZ and HAZ. Polarization tests illustrated that the FSW process improved the corrosion resistance of AA6061-AA6061 and the HAZ had better corrosion resistance than other regions. Raman characterizations revealed that aluminum hydroxide was the main corrosion product formed on Al after immersion experiments. Intergranular attack was observed in the NZ and downside by scanning electron microscopy.
研究动机与目标
- 分析摩擦搅拌焊6061铝合金的显微组织演变。
- 评估力学性能，特别是拉伸行为和硬度分布。
- 评估摩擦搅拌焊后不同区域（焊核区、热机械影响区、热影响区、母材）的耐腐蚀性。
- 通过表面表征识别主要腐蚀产物和失效机制。
- 将显微组织特征与摩擦搅拌焊接头的力学和耐腐蚀性能相关联。
提出的方法
- 采用受控参数对6061铝合金板材进行摩擦搅拌焊（FSW）。
- 通过光学显微镜和扫描电子显微镜（SEM）检查焊缝各区域的显微组织。
- 在焊缝横截面上进行显微硬度测试，以绘制硬度分布图。
- 进行拉伸试验以评估强度和断裂位置。
- 进行电化学极化测试，评估不同区域的耐腐蚀性。
- 使用拉曼光谱法识别浸渍试验后形成的腐蚀产物。
实验结果
研究问题
- RQ1摩擦搅拌焊如何改变6061铝合金在不同区域的显微组织？
- RQ2FSW 6061铝合金接头的断裂通常在何处起始，哪些显微组织特征导致了这一现象？
- RQ3在FSW 6061铝合金中，热影响区（HAZ）的耐腐蚀性与其他区域相比如何？
- RQ4FSW 6061铝合金在浸渍暴露后形成的主要腐蚀产物是什么？
- RQ5动态再结晶在多大程度上影响焊核区的力学和耐腐蚀行为？
主要发现
- 在焊核区观察到动态再结晶，导致晶粒结构细化。
- 母材的硬度最高，而热影响区（HAZ）的硬度值最低。
- 拉伸断裂发生在热机械影响区（TMAZ）与热影响区（HAZ）之间，表明该界面为最薄弱环节。
- 极化测试证实，FSW工艺整体提高了耐腐蚀性，且热影响区（HAZ）的耐腐蚀性能优于其他区域。
- 拉曼光谱法识别出浸渍后形成的主要腐蚀产物为氢氧化铝。
- 在焊核区，特别是底面，观察到晶界腐蚀，表明其对局部腐蚀具有敏感性。
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