【摘要】：高速、安全、便捷、舒適是交通運輸業(yè)所追求的目標,在追求此目標的同時,交通運輸業(yè)同樣面臨著能源問題及環(huán)境污染問題。制造一個資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的結構件顯得尤為重要,而實現(xiàn)結構件的輕量化是解決能源問題及環(huán)境污染問題最有效的途徑之一;用鋁合金代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼鐵材料在結構件中的應用,將會減輕構件自重,而實現(xiàn)其輕量化;6082-T6鋁合金具有優(yōu)良的焊接性、耐腐蝕性及成型性等優(yōu)點,目前已經成功的運用于高速列車及地鐵車體的制造中。攪拌摩擦焊作為一種新型固相連接方法,被公認為是鋁合金的最佳焊接方式。為此本文研究6082-T6鋁合金攪拌摩擦焊過程中組織演變規(guī)律及其對焊接接頭力學性能的影響,為6082-T6鋁合金應用提供理論指導。(1)為了觀察攪拌摩擦焊過程中動態(tài)組織演變規(guī)律,將“Stop-action”技術與背散射電子衍射表征技術相結合,研究了 6082-T6鋁合金攪拌摩擦焊過程中晶粒大小、晶界特征、晶粒取向、織構類型及織構組分的演變過程。(2)攪拌摩擦焊焊接過程中,由于軸肩及攪拌針引入的剪切應力,使母材粗大晶粒發(fā)生熱塑性變形,在焊接熱循環(huán)的作用下,變形后的晶粒發(fā)生連續(xù)動態(tài)再結晶,焊核區(qū)產生(111)[110]剪切織構,同時,晶粒被細化。(3)焊核區(qū)后退側因發(fā)生“幾何動態(tài)再結晶”,而形成層片狀結構,隨著焊接過程的繼續(xù)進行,長條狀晶粒內位錯也發(fā)生塞積與重組,在長條狀晶粒內發(fā)生“連續(xù)動態(tài)再結晶”,最終晶粒在焊核區(qū)后退側整體呈“項鏈”狀排列。(4)基于攪拌針后方所形成的湯普森四面體及(110)[001]Goss取向與(114)[221]取向之間特定的晶體學關系,焊核區(qū)首先形成(110)[001]高斯織構和(114)[221]織構,聚集后的(011)[100]Goss取向晶粒及(114)[221]取向晶粒交替出現(xiàn),進一步形成條帶狀結構。(5)(112)[111]Copper 織構、(110)[001]Goss 織構、(111)[110]剪切織構、(001)[100]立方織構及(001)[110]旋轉立方織構沿焊接方向及橫向上的Schmid因子不同,其中(112)[111]Copper織構沿焊接方向Schmid因子小,增強了焊接接頭沿焊接方向的抗拉強度,而(111)[110]剪切織構對接頭橫向拉伸性能也起到了一定的增強作用。(6)焊接接頭中因存在晶粒的擇優(yōu)取向而出現(xiàn)了各向異性,沿橫向抗拉強度為275MPa,達到了母材強度的83.3%,斷后延伸率為6%;沿焊接方向拉伸時,其抗拉強度為292MPa,達到了母材強度的88.5%,斷后延伸率為9.8%。(7)FSW焊接接頭橫截面顯微硬度曲線近似為“W”形,焊縫上層硬度高于下層,硬度最小值出現(xiàn)在前進側熱影響區(qū);縱截面顯微硬度在匙孔前后幅值變化較大。(8)焊接接頭在受力過程中,塑性變形主要集中在焊核區(qū),而前進側熱機影響區(qū)未發(fā)生明顯塑性變形,在焊核區(qū)與熱機影響區(qū)交界處產生應力集中,進一步萌生裂紋,并且裂紋沿此交界線擴展,最終導致焊接接頭斷裂,使得前進側成為力學性能薄弱部位。
【圖文】：

的理論依據和試驗依據。列鋁合金特點變形機制簡介立方(FCC)結構，其晶體點陣常數(shù) a=0.40568nm[15]。鋁合金中層形過程中發(fā)生孿生的可能性比較低，因此，，鋁及鋁合金的塑性晶界滑移。在變形過程中，晶粒的取向往往發(fā)生變化，有些晶粒成變形亞結構，常見的變形亞結構有以下四種[16]，圖 1.1 為鋁的亞結構示意圖：以纏結或其他的形式存在于晶粒中；：隨著位錯密度的增大，位錯互相堆積，形成三維的網絡組織：在一個晶粒中啟動了不同的滑移系，同一個晶粒內形成不同：在剪切應力下，晶粒內形成的一條帶狀變形層，并且可以穿過

圖 1.2 板材中的織構現(xiàn)象示意圖[17]構的檢測方法比較多，其中最廉價的方法為蝕坑法，它是利用金相顯微鏡投影或維持腐蝕露頭來反映晶體的取向[19]，但其測量精度不高；目前測量主要有以下幾種；第一種，X 射線衍射或中子衍射技術，其主要測量多晶觀織構，其中 X 射線衍射方法測量織構的速度快，統(tǒng)計性高，但其測量精衍射技術的精度高，但設備比較昂貴，限制了其廣泛使用[17]；第二種，高的背散射電子衍射(EBSD)技術，其主要用于檢測多晶體材料中某一微區(qū) 技術也能得到多晶體完整的取向信息，在進行取向分析的同時，更能將晶形貌相對應來分析，同時也能得出特殊晶粒及其周圍的晶粒取向，比如采用析再結晶過程中晶粒的異常長大[20]；也能統(tǒng)計晶粒間的取向差分布狀態(tài)，中可以得出晶界的性質，近年來得到了廣泛的應用[21]；第三種，透射法準觀織構[22]，但其受到試樣測試時的厚度要求等因素的限制，目前沒有得到1.2 織構表達方式彌勒(晶面)指數(shù)表示法一個由 x，y，z 組成的直角坐標系，如圖 1.3a 中所示，再有一個立方晶體
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG453.9

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 白志玲;;鋁合金的研究現(xiàn)狀及應用[J];科技廣場;2015年12期

2 杜巖峰;白景彬;田志杰;李勁松;張彥華;;2219鋁合金攪拌摩擦焊溫度場的三維實體耦合數(shù)值模擬[J];焊接學報;2014年08期

3 袁鴿成;梁春朗;劉洪;袁潛;;攪拌摩擦焊焊接5083鋁合金板材焊核區(qū)的晶體取向[J];焊接學報;2014年08期

4 趙慧慧;封小松;熊艷艷;宿國友;;鋁合金超薄板無傾角微攪拌摩擦焊接頭組織性能[J];焊接學報;2014年07期

5 姚磊;沈以赴;李博;胡偉葉;;Cu/Ti異種金屬攪拌摩擦焊搭接接頭組織與性能[J];焊接學報;2014年02期

6 孫景峰;鄭子樵;林毅;賀地求;李紅萍;吳秋萍;;2060合金FSW接頭微觀組織與力學性能[J];中國有色金屬學報;2014年02期

7 董繼紅;董春林;欒國紅;;7A60-T6超高強鋁合金攪拌摩擦焊接頭的組織及性能[J];理化檢驗(物理分冊);2013年08期

8 王金金;尹德猛;胡文浩;王陸釗;吳振華;;焊接技術在動車組鋁合金車體焊接的應用及發(fā)展趨勢[J];焊接技術;2013年05期

9 蘇斌;賀地求;楊坤玉;葉紹勇;賴瑞林;祝建明;;3mm厚6061鋁合金板固定雙軸肩攪拌摩擦焊接頭的顯微組織與拉伸性能[J];機械工程材料;2013年05期

10 農琪;謝業(yè)東;金長義;鄧開豪;石秋紅;;鋁合金焊接技術的研究現(xiàn)狀與展望[J];熱加工工藝;2013年09期

相關博士學位論文 前3條

1 董鵬;6005A-T6鋁合金攪拌摩擦焊接頭的組織與性能研究[D];吉林大學;2014年

2 韋椺;6082鋁合金筋類鍛件熱變形行為及組織性能研究[D];機械科學研究總院;2013年

3 丁漢林;AZ91鎂合金高溫變形行為的實驗研究與數(shù)值模擬[D];上海交通大學;2007年

相關碩士學位論文 前4條

1 王小英;TC4鈦合金攪拌摩擦焊流場及動態(tài)再結晶過程數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

2 宋健;基于DEFORM-3D的發(fā)動機缸體鉆削仿真及切削參數(shù)優(yōu)化[D];大連理工大學;2012年

3 桑益;Al-Mg-Si合金的多級時效硬化特性和析出行為[D];湖南大學;2012年

4 王少陽;7075鋁合金熱變形的動態(tài)再結晶規(guī)律研究[D];合肥工業(yè)大學;2012年

本文編號：2676499