大規(guī)模,集成化和高效生產(chǎn)是未來制造業(yè)的方向發(fā)展,為適應(yīng)這種發(fā)展趨勢,工業(yè)生產(chǎn)對現(xiàn)有的材料焊接技術(shù)提出了更高的要求。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種新型焊接技術(shù)應(yīng)運而生,激光焊接就是在這一背景下誕生的。激光焊接具有很高的加熱精度和焊接速度,能夠適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的要求。目前在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用于比強(qiáng)度較高的鋁/鋼異種金屬材料復(fù)合結(jié)構(gòu)焊接,這對于節(jié)能減排有十分重要的意義。但是,鋁/鋼異種金屬激光焊接較為復(fù)雜,二者的物理性能差異較大,焊縫冷卻后容易形成大量金屬間化合物并引發(fā)接頭產(chǎn)生顯微裂紋,嚴(yán)重的惡化接頭的力學(xué)性能。因此,對界面微觀組織的觀察和金屬間化合物的控制與性能研究是個熱門的話題。本文利用Nd:YAG脈沖激光焊機(jī)和光纖激光焊機(jī)研究了鋁/鋼異種金屬激光焊接封邊、搭接和T型焊接三種形式接頭的微觀組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能,并對鋁/鋼界面常見的幾種金屬間化合物力學(xué)性能和電子結(jié)構(gòu)做了第一性原理計算。首先,本文利用Nd:YAG脈沖激光焊機(jī)進(jìn)行了鋁/鋼異種金屬封邊焊接實驗。重點優(yōu)化了激光焊接參數(shù),觀察了焊縫形貌,顯微裂紋,金屬間化合物等組織和接頭抗拉剪力隨焊接線能量的變化,并分析了各參數(shù)對焊接質(zhì)量影響的順序。結(jié)果表明... 

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 鋁/鋼激光焊接技術(shù)
        1.2.1 激光焊接特點
        1.2.2 激光焊接應(yīng)用
        1.2.3 鋁/鋼激光焊接技術(shù)難點
        1.2.4 鋁/鋼焊接技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 第一性原理計算
        1.3.1 第一性原理的定義
        1.3.2 第一性原理在焊接領(lǐng)域應(yīng)用
    1.4 研究內(nèi)容及目的
第2章 實驗材料,方法和設(shè)備
    2.1 實驗材料
    2.2 實驗方法
    2.3 實驗設(shè)備
第3章 鋁/鋼激光封邊焊參數(shù)優(yōu)化及界面組織
    3.1 正交實驗
        3.1.1 正交實驗概念
        3.1.2 正交實驗原理
        3.1.3 焊接工藝參數(shù)優(yōu)化內(nèi)容
    3.2 實驗參數(shù)運算及拉伸測試結(jié)果分析
        3.2.1 焊接線能量
        3.2.2 抗剪切測試結(jié)果及分析
    3.3 接頭組織及元素性能分析
        3.3.1 接頭形貌分析
        3.3.2 焊接區(qū)能譜分析
    3.4 接頭力學(xué)性能分析
        3.4.1 接頭硬度測試
        3.4.2 接頭斷裂形貌分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 鋁/鋼激光搭接焊接頭失效及力學(xué)性能增強(qiáng)機(jī)理
    4.1 鋁基板鍍銅
    4.2 接頭形貌隨鍍銅層演變
        4.2.1 焊前參數(shù)選擇
        4.2.2 焊縫形貌及金相組織分析
    4.3 接頭元素分布隨鍍銅層演變
        4.3.1 界面元素分布規(guī)律
        4.3.2 鋁/鋼元素在接頭分布
    4.4 界面組織分析
        4.4.1 界面組織EDS分析
        4.4.2 界面組織XRD分析
    4.5 接頭力學(xué)性能分析
        4.5.1 接頭抗剪切力和顯微硬度
    4.6 接頭斷裂特征
        4.6.1 接頭斷裂位置
        4.6.2 斷口分析
    4.7 接頭失效及力學(xué)性能強(qiáng)化機(jī)理
    4.8 本章小結(jié)
第5章 金屬間化合物及其性能
    5.1 鋁/鋼接收激光能量密度與接頭形貌
        5.1.1 實驗方法
        5.1.2 能量密度比值計算
        5.1.3 焊縫形貌與激光入射角度
    5.2 界面金屬間化合物
        5.2.1 金屬間化合物形貌
        5.2.2 金屬間化合物成分分析
    5.3 接頭硬度納米壓痕測試
    5.4 金屬間化合物力學(xué)性能第一性原理計算
        5.4.1 金屬間化合物空間結(jié)構(gòu)
        5.4.2 金屬間化合物晶格常數(shù)
        5.4.3 金屬間化合物力學(xué)性能
        5.4.4 金屬間化合物電子結(jié)構(gòu)
    5.5 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]銅包鋁復(fù)合材料界面金屬間化合物及形成機(jī)理（英文）[J]. 初娣,張建宇,姚金金,韓艷秋,吳春京.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(11)
[2]新型鋁鋼攪拌摩擦焊對接工藝分析[J]. 張忠科,胥春龍,彭軍,于洋,王希靖.  輕合金加工技術(shù). 2017(04)
[3]汽車行業(yè)溫室氣體排放管理政策國際經(jīng)驗及對我國的啟示[J]. 張麗欣,任昊,王峰,曾桉.  中國能源. 2016(07)
[4]Fe含量對Al-Fe合金組織及性能的影響[J]. 劉航,劉新寬,劉平,陳小紅,李偉,何代華.  電子科技. 2016(04)
[5]脈沖激光焊鋁/鋼異種接頭組織和性能（英文）[J]. 楊瑾,李玉龍,張華.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(04)
[6]鋁/鋼雙脈沖MIG熔-釬焊中電弧作用方式對焊縫成形與力學(xué)性能的影響[J]. 吳建飛,李桓,韋輝亮,張玉昌.  焊接學(xué)報. 2016(03)
[7]納米壓痕技術(shù)在材料力學(xué)測試中的應(yīng)用[J]. 靳巧玲,李國祿,王海斗,劉金娜,張建軍.  表面技術(shù). 2015(12)
[8]鋁/鋼異種金屬小功率YAG激光焊接工藝[J]. 李玉龍,李鶴,趙誠.  應(yīng)用激光. 2015(04)
[9]Si（100）表面吸附Sr的建模與第一性原理計算[J]. 李松,李克,姚立峰,周耐根.  人工晶體學(xué)報. 2015(05)
[10]Cr、Mo和W對FeAl金屬間化合物電子結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能影響的第一性原理研究[J]. 陳煜,姚正軍,張平則,魏東博,羅西希,韓培德.  稀有金屬材料與工程. 2014(09)

博士論文
[1]鋁鋼異種材料激光焊接工藝與機(jī)理研究[D]. 楊瑾.南昌大學(xué) 2015

碩士論文
[1]硫化銅鉬礦浮選分離及其過程的第一性原理研究[D]. 曾錦明.中南大學(xué) 2012



本文編號：3691104