熱塑碳纖復(fù)合材料（CFRTP）和鋁合金的復(fù)合結(jié)構(gòu)就是實(shí)現(xiàn)飛機(jī)輕量化制造且具有可靠強(qiáng)度的有效結(jié)構(gòu)。近年來(lái),隨著激光加工技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,激光焊接技術(shù)成為實(shí)現(xiàn)CFRTP-鋁合金復(fù)合結(jié)構(gòu)連接的熱門(mén)方法。但傳統(tǒng)的激光焊接在焊接鋁合金時(shí),容易造成一些氣孔和微裂紋等熱損傷問(wèn)題,成為導(dǎo)致CFRTP/鋁合金焊接接頭失效的潛在威脅。為降低CFRTP/鋁合金激光焊接時(shí)激光加熱對(duì)鋁合金表面的熱損傷,提升接頭連接強(qiáng)度,本文創(chuàng)新性地采用激光攪拌焊接技術(shù)進(jìn)行CFRTP-鋁合金復(fù)合結(jié)構(gòu)的焊接,并研究基于錨固效應(yīng)的界面微織構(gòu)輔助連接對(duì)CFRTP/鋁合金接頭強(qiáng)度的影響規(guī)律。首先,建立了 CFRTP/鋁合金激光攪拌焊接有限元模型,對(duì)鋁合金表面溫度場(chǎng)進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)鋁合金表面的溫度場(chǎng)呈非等幅振蕩形式平緩變化,改變了傳統(tǒng)激光加熱溫度場(chǎng)的急冷急熱,這是激光攪拌焊接能夠降低鋁合金熱損傷的原因之一。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn),焊縫的熔深和熔寬誤差在9.87%以內(nèi),且變化趨勢(shì)較吻合。通過(guò)對(duì)連接界面溫度場(chǎng)的研究,發(fā)現(xiàn)界面樹(shù)脂熔化深度與實(shí)驗(yàn)所得到接頭的連接強(qiáng)度變化趨勢(shì)一致。其次,采用激光攪拌技術(shù)對(duì)CFRTP/鋁合金連接進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,通... 

【文章來(lái)源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３?Ｋ機(jī)結(jié)構(gòu)部件（ａ）整流罩（ｂ）機(jī)翼??Ｆｉｇ．?１．３?Ａｉｒｃｒａｆｔ?ｓｔｒｕｃｌｕｒａｌ?ｃｏｍｐｏｉｉｅｎｔｓ?（ａ）?ｆａｉｒｉｎｇ?（ｈ）?ｗｉｎｇｓ??

度的影響，??通過(guò)ＳＥＭ、ＥＤＳ對(duì)接頭的熱影響區(qū)和微觀組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)試分析，利用拉伸??試驗(yàn)機(jī)對(duì)接頭強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)試，利用激光共聚焦顯微鏡對(duì)熱影響區(qū)寬度進(jìn)行了??測(cè)量，分析了激光功率、焊接速度和夾具壓力等工藝參數(shù)對(duì)不銹鋼表面熱缺陷??和接頭強(qiáng)度的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不銹鋼表面的熱缺陷會(huì)改變金屬的疲勞性能，??并降低其使用壽命。除了物理連接和機(jī)械連接外，在ＣＦＲＴＰ和不銹鋼之間還發(fā)??現(xiàn)了化學(xué)鍵合。??邊?一??？?—??■＇＇?…二．．＇．．：．．．．．纖丄－??圖１．７?ＣＦＲＴＰ與不銹鋼激光焊接［４３］??（ａ）焊件表面（ｂ）不銹鋼焊縫的熱缺陷區(qū)（ｃ）接頭的橫截面??Ｆｉｇ．?１．７?Ｌａｓｅｒ?ｗｅｌｄｉｎｇ?ｏｆ?ＣＦＲＴＰ?ａｎｄ?ｓｔａｉｎｌｅｓｓ?ｓｔｅｅｌ?（ａ）?ｔｈｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｗｅｌｄｍｅｎｔ??（ｂ）?ｔｈｅ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｄｅｆｅｃｔ?ａｒｅａ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｔａｉｎｌｅｓｓ?ｓｔｅｅｌ?ｗｅｌｄ?（ｃ）?ｔｈｅ?ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｊｏｉｎｔ??（２）數(shù)值模擬的研宄??目前復(fù)合材料／金屬激光焊接的研究主要集中在工藝機(jī)理等方面，數(shù)值模擬??方面的研宄還較為缺乏。??Ｈｕｓｓｅｉｎ等［４４１對(duì)ＰＭＭＡ／不銹鋼激光焊接過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，計(jì)算模擬結(jié)??果和實(shí)際測(cè)量結(jié)果基本吻合，所建立的有限元模型可以較好的預(yù)測(cè)激光焊接過(guò)??程的溫度變化。采用有限元模擬的方法可以綜合考慮焊接過(guò)程中各個(gè)參數(shù)，進(jìn)??而研究工藝參數(shù)與焊接質(zhì)量的關(guān)系，減少工藝實(shí)驗(yàn)。黃創(chuàng)利用ＡＮＳＹＳ軟件??建立了鈦合金與碳纖維聚合物材料的激光焊接溫度場(chǎng)有限元模型，研究了激光??

?第１章緒論???＾?Ｎｄ－ＹＡＧ?Ｌａｓｅｒ?Ｎｃｉ－ＹＡＧ?Ｌａｓｅｒ??ａ：；，；：：；??圖１．９焊前鋁合金預(yù)處理表面結(jié)構(gòu)＿?（ａ）網(wǎng)格結(jié)構(gòu)（ｂ）點(diǎn)狀凹坑結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１．９?Ｓｕｒｆａｃｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ａｌｕｍｉｎｕｍ?ａｌｌｏｙ?ｐｒｅ－ｔｒｅａｔｍｅｎｔ?ｂｅｆｏｒｅ?ｗｅｌｄｉｎｇ??（ａ）?ｇｒｉｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?（ｂ）?ｄｏｔ－１?ｉｋｅ?ｐｉｔ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??在國(guó)內(nèi)，張洲等［５３１利用光接枝改性技術(shù)在焊前對(duì)碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行了表??面改性，使鋁合金與ＣＦＲＰ激光焊的接頭剪切強(qiáng)度提高到３０．１?ＭＰａ，并在連接??界面處發(fā)現(xiàn)有新的化學(xué)鍵合生成。張洲等［５４１對(duì)鋁合金進(jìn)行陽(yáng)極氧化焊前預(yù)處理，??結(jié)果表明陽(yáng)極氧化預(yù)處理后的鋁合金與ＣＦＲＰ異質(zhì)接頭強(qiáng)度達(dá)４１．８ＭＰａ，是未??經(jīng)預(yù)處理接頭強(qiáng)度的８．５倍。Ｗａｎｇ等采用激光焊接技術(shù)將鈦合金和玻璃纖維??復(fù)合材料復(fù)合結(jié)構(gòu)連接起來(lái)，在施焊之前，先對(duì)鈦合金進(jìn)行了表面紋理化預(yù)處??理，以通過(guò)在鈦合金和復(fù)合材料之間形成機(jī)械聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)來(lái)提高接頭強(qiáng)度。結(jié)果??表明，采用了這種預(yù)處理方法不僅可以減少接頭的微孔情況，而且接頭強(qiáng)度從??１３．８ＭＰａ?提高到了?４１．５ＭＰａ。??中科院寧波材料所的王飛亞等［５６１對(duì)ＣＦＲＴＰ與不銹鋼的激光焊接進(jìn)行了研宄，??通過(guò)在ＣＦＲＴＰ與不銹鋼界面之間添加ＰＰＳ樹(shù)脂層來(lái)提升接頭強(qiáng)度，并在不同工??藝參數(shù)下對(duì)接頭強(qiáng)度的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過(guò)在界面添加樹(shù)脂層的方??法可以顯著提升異質(zhì)結(jié)構(gòu)接頭的連接強(qiáng)度。王強(qiáng)等研宄發(fā)現(xiàn)對(duì)不銹鋼材料進(jìn)??行網(wǎng)格微織構(gòu)預(yù)處理，拉伸試樣后斷裂發(fā)生在樹(shù)脂基體與碳纖維之間，

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3434478