鎂合金和鋁合金是航天航空交通領(lǐng)域最具應(yīng)用前景的兩種輕型有色金屬,但兩種金屬的物理及化學(xué)性能差異明顯,較難獲得優(yōu)良的焊接接頭。本文選擇1.4mm厚AZ31B鎂合金與1.2mm厚6061鋁合金作為研究對(duì)象,進(jìn)行了外加橫向及縱向磁場(chǎng)輔助鎂上鋁下的激光搭接焊試驗(yàn),通過(guò)高速相機(jī)、微型光譜儀、金相顯微鏡和帶EDS探頭的掃描電鏡研究金屬蒸氣/等離子體的形貌及光譜信息、焊縫和熔池形貌、以及熔池的Mg-Al化合物分布,并建立了鎂/鋁激光焊接熔池的數(shù)值模型,探索了外加磁場(chǎng)改善鎂/鋁激光焊接熔池的作用機(jī)理,研究期望為航天航空交通鎂/鋁異種金屬激光焊接及交通產(chǎn)業(yè)的輕量化進(jìn)程提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。本文首先研究了鎂/鋁磁場(chǎng)輔助激光焊接過(guò)程中熔池上方的金屬蒸氣/等離子體的形貌及光譜信息,發(fā)現(xiàn)無(wú)磁場(chǎng)作用時(shí),熔池上方的金屬蒸氣/等離子體整體分散,亮度低;外加橫向磁場(chǎng),熔池上方的金屬蒸氣/等離子體的密度變大,形態(tài)明亮,金屬蒸氣/等離子體粒子密度增大;外加縱向磁場(chǎng),熔池上方的金屬蒸氣密度同樣增大,顏色相對(duì)明亮,金屬蒸氣/等離子體密度有所增加;外加磁場(chǎng)導(dǎo)致焊接熔池的熱量增加,表明外加磁場(chǎng)對(duì)熔池吸收激光能量具有促進(jìn)作用。其次...

【文章頁(yè)數(shù)】：91 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鎂合金、鋁合金的性能及焊接性分析
        1.2.1 鎂合金的性能及用途
        1.2.2 鋁合金的性能及用途
        1.2.3 鎂/鋁合金的焊接性分析
    1.3 激光焊接技術(shù)
        1.3.1 激光焊接技術(shù)的原理
        1.3.2 激光焊接的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與局限性
    1.4 鎂/鋁異種金屬焊接的研究
    1.5 磁場(chǎng)輔助焊接的研究
    1.6 本文的研究意義和研究?jī)?nèi)容
第2章 鎂/鋁異種金屬磁場(chǎng)輔助激光焊接設(shè)備及方案
    2.1 試驗(yàn)材料
    2.2 試驗(yàn)設(shè)備
        2.2.1 激光3D制造系統(tǒng)
        2.2.2 永磁鐵
        2.2.3 高速攝像機(jī)
        2.2.4 光譜儀
        2.2.5 特斯拉計(jì)
        2.2.6 金相顯微鏡
        2.2.7 掃描電鏡
    2.3 試驗(yàn)方案
        2.3.1 總體試驗(yàn)流程
        2.3.2 磁場(chǎng)輔助激光焊接方案
        2.3.3 熔池上方金屬蒸氣/等離子體同步拍攝試驗(yàn)
        2.3.4 熔池上方金屬蒸氣/等離子體光譜檢測(cè)試驗(yàn)
    2.4 檢測(cè)方法
    2.5 優(yōu)化工藝參數(shù)的預(yù)實(shí)驗(yàn)
    2.6 本章小結(jié)
第3章 磁場(chǎng)對(duì)鎂/鋁激光焊金屬蒸氣/等離子體的影響
    3.1 鎂/鋁激光焊接熔池上方金屬蒸氣形貌/等離子體拍攝實(shí)驗(yàn)
        3.1.1 外加橫向磁場(chǎng)的熔池上方金屬蒸氣形貌/等離子體拍攝實(shí)驗(yàn)
        3.1.2 外加縱向磁場(chǎng)的熔池上方金屬蒸氣形貌/等離子體拍攝實(shí)驗(yàn)
    3.2 鎂/鋁激光焊接熔池上方金屬蒸氣/等離子體光譜信息
        3.2.1 橫向磁場(chǎng)作用下金屬蒸氣/等離子體光譜信息
        3.2.2 縱向磁場(chǎng)作用下金屬蒸氣/等離子體光譜信息
    3.3 本章小結(jié)
第4章 磁場(chǎng)對(duì)鎂/鋁激光焊接熔池的影響
    4.1 磁場(chǎng)作用下的鎂/鋁激光焊接焊縫表面成型性分析
        4.1.1 橫向磁場(chǎng)作用下的鎂/鋁激光焊接焊縫表面成型性
        4.1.2 縱向磁場(chǎng)作用下的鎂/鋁激光焊接焊縫表面成型性
    4.2 磁場(chǎng)作用下的鎂/鋁激光焊接熔池形貌分析
        4.2.1 橫向磁場(chǎng)作用下的鎂/鋁激光焊接熔池形貌分析
        4.2.2 縱向磁場(chǎng)作用下的鎂/鋁激光焊接熔池形貌分析
    4.3 磁場(chǎng)作用下鎂/鋁激光焊接熔池能譜分析
        4.3.1 橫向磁場(chǎng)作用下鎂/鋁激光焊接熔池能譜分析
        4.3.2 縱向磁場(chǎng)作用下鎂/鋁激光焊接熔池能譜分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 磁場(chǎng)對(duì)鎂/鋁激光焊接影響的仿真分析
    5.1 COMSOL Multiphysics介紹
        5.1.1 軟件介紹
        5.1.2 軟件的特點(diǎn)和功能
        5.1.3 軟件的應(yīng)用
    5.2 磁場(chǎng)輔助鎂/鋁激光焊接的數(shù)值模型
        5.2.1 基本設(shè)定
        5.2.2 熱源模型
        5.2.3 控制方程組
        5.2.4 邊界條件
        5.2.5 網(wǎng)格劃分
        5.2.6 數(shù)值計(jì)算流程
    5.3 有無(wú)磁場(chǎng)條件下的數(shù)值計(jì)算結(jié)果
        5.3.1 外加磁場(chǎng)對(duì)溫度場(chǎng)的影響
        5.3.2 外加磁場(chǎng)對(duì)流場(chǎng)的影響
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號(hào)：3823610