發(fā)布時(shí)間：2021-06-28 13:35

　　鎂合金與鈦合金作為典型的輕量化金屬材料,在航天航空及路面交通工具等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。在實(shí)際的工程應(yīng)用中,為了使結(jié)構(gòu)或者部件更好的發(fā)揮各自的材料優(yōu)勢,往往需要將二者焊接成一體以獲得最優(yōu)的服役性能,因此鎂和鈦焊接具有重要的工程意義。但鎂鈦兩種元素互溶度低且不形成化合物,熔點(diǎn)相差大等差異,使得兩種連接存在著困難。為此,本課題采用慣性摩擦焊方法對鎂合金（ZK60鎂合金和AZ系鎂合金）與純鈦進(jìn)行了焊接研究,主要結(jié)論如下:（1）在慣性摩擦焊接中,ZK60鎂合金側(cè)的元素Mg,Zr和Zn通過焊接界面遷移到鈦側(cè),在焊縫處形成了一層薄的反應(yīng)層。接頭的斷裂位置發(fā)生在焊接界面處,以脆性斷裂特征為主。在摩擦壓力采用15MPa-60MPa中,摩擦壓力為60MPa時(shí),焊接接頭的抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值,為177MPa,即ZK60鎂合金母材的58%。在接頭界面處,ZK60側(cè)的最高顯微硬度為105HV,而Ti側(cè)達(dá)到239HV。在摩擦壓力較低時(shí),界面靠鎂一側(cè)的硬度最大,摩擦壓力較高時(shí),硬度有所降低,但仍然高于母材。（2）在焊接過程中,AZ系鎂合金側(cè)的元素Mg,Al和Zn會(huì)向鈦側(cè)遷移,并且在焊縫處形成了一層薄的反應(yīng)層。接頭的... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Mg-Ti二元相圖

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文1緒論7①焊接質(zhì)量高。摩擦焊屬于固態(tài)，可避免熔化焊中產(chǎn)生的某些缺陷，而且在軸向壓力作用下接頭發(fā)生一些力學(xué)冶金效應(yīng)，如晶粒細(xì)化、組織致密、夾雜物彌散分布，隨著飛邊形成，界面夾雜會(huì)被擠出焊接界面，實(shí)現(xiàn)慣性摩擦焊的自清理作用。②焊接速度快，生產(chǎn)效率高。慣性摩擦焊升溫過程時(shí)間較短，用時(shí)約十幾秒。圖1.2為慣性摩擦焊焊接循環(huán)示意圖[50]。③尺寸精度高，可重復(fù)性好，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。④無需填充材料。在慣性摩擦焊焊接過程中，是無法添加填充材料的，所以界面處的元素由連接的兩種金屬材料的成分所決定。要想通過改變焊接界面的元素成分來提高材料的連接強(qiáng)度可以通過在母材焊接端面鍍一層金屬來實(shí)現(xiàn)元素的調(diào)控，值得注意的是，此時(shí)兩種材料的接觸面材料發(fā)生變化，所以焊接參數(shù)要有所調(diào)整。⑤環(huán)境清潔。焊接時(shí)清潔不產(chǎn)生火花、飛濺及有害氣體等對人體和環(huán)境有影響的污染[51]。⑥對焊接試樣形狀有要求。慣性摩擦焊在焊接試樣時(shí)，焊接熱量來源為兩焊件間的相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦熱，所以在采用慣性摩擦焊焊接試樣時(shí)一定程度上要求焊件為旋轉(zhuǎn)體。⑦設(shè)備復(fù)雜，投資大。圖1.2慣性摩擦焊焊接循環(huán)示意圖[50]Fig.1.2Schematicdiagramofinertiafrictionweldingcycle[50]

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文2實(shí)驗(yàn)材料與方法92實(shí)驗(yàn)材料與方法2.1實(shí)驗(yàn)材料鎂及鎂合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，在交通運(yùn)輸、航空、航天、航海等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，Ti及其合金最常用于航空航天和軍事工業(yè)[14,15]。研究鎂合金和鈦合金的連接，對航空航天行業(yè)的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。2.1.1焊接材料本課題采用擠壓態(tài)的ZK60、AZ31、Z61、AZ80鎂合金與TA2純鈦，通過XRF測得其化學(xué)成分見表2.1，對母材進(jìn)行拉伸，得到母材的強(qiáng)度分別是305MPa、263MPa、294MPa、316MPa、504MPa。表2.1ZK60、AZ31、Z61、AZ80鎂合金和TA2純鈦化學(xué)成分（wt%）Table2.1ChemicalcompositionofZK60,AZ31,Z61,AZ80magnesiumalloyandTA2puretitanium(wt%)材料成分（%）MgAlZnMnZrTiFeAZ31Bal.3.440.940.27///AZ61Bal.6.940.880.27///AZ80Bal.8.910.500.24///ZK60Bal./5.02/0.48//TA2/////Bal.0.142.1.2焊接試樣尺寸及預(yù)處理焊接材料的尺寸設(shè)計(jì)如下圖2.1，采用形切割進(jìn)行加工，在焊接前，會(huì)對材料表面進(jìn)行焊前處理。首先采用砂紙進(jìn)行打磨，然后用酒精對焊接界面進(jìn)行清洗，以除去其表面的油污和其他雜質(zhì)物等。圖2.1試樣的尺寸設(shè)計(jì)圖Fig.2.1Dimensionaldesignofthesample

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于Al合金化強(qiáng)化的Mg/Ti電阻點(diǎn)焊和激光熔釬焊研究[D]. 梅張強(qiáng).湖北工業(yè)大學(xué) 2012
[2]純鎂絲材擠壓與拉拔工藝優(yōu)化及對生物腐蝕性能的影響[D]. 何雷星.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[3]改良的酸—堿兩步法純鈦表面生物活化[D]. 毛玉紅.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
[4]熱擠壓對AZ91鎂合金和SiCp/AZ91復(fù)合材料腐蝕行為的影響[D]. 吳麗娟.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007



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