本文關鍵詞：鎂合金超聲輔助過渡液相擴散連接機理及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在鎂合金眾多連接方法中,過渡液相擴散(TLP)連接由于可獲得與母材組織、性能接近的接頭而獨具優(yōu)勢。然而鎂合金使用該方法焊接連接溫度較高、焊接時間較長且需要在真空環(huán)境下完成,使得這項技術在工業(yè)應用中效率低、成本高。為此,本文以航空航天工業(yè)常用的MB8鎂合金為研究對象,探索出了一種大氣環(huán)境下鎂合金超聲輔助過渡液相擴散(U-TLP)連接方法;探索出適合鎂合金U-TLP連接的三種中間層材料及其U-TLP連接工藝;利用金相組織分析、X射線衍射分析、能譜分析、硬度分析、剪切強度分析、斷口分析等方法,分析了接頭的組織和性能;通過試驗研究,對U-TLP連接的關鍵過程進行了深入分析。采用純Zn箔為中間層時,在370°C施加1s超聲波,接頭主要由Mg51Zn20和MgZn的化合物層以及界面的Mg(Zn)固溶層構成。隨著超聲波作用時間的延長,化合物層減少至斷續(xù)狀并最后消失。當超聲時間達到120s,接頭完全由Mg(Zn)固溶體所構成,其剪切強度為106.4MPa,并斷裂于鎂合金內(nèi)部。此外,為了縮短超聲時間,提出了“首次超聲+升溫+二次超聲”的工藝,即370°C首次超聲后,升高到更高的焊接溫度再次施加超聲波。采用該工藝,溫度升高至490°C施加2s超聲后,同樣可實現(xiàn)完全由Mg(Zn)固溶體組成的接頭,其剪切強度可達109.27Mpa。通過對純Pb箔及黃銅合金箔為中間層的Mg合金U-TLP連接工藝、接頭組織及力學性能的研究發(fā)現(xiàn),只要選取的中間層材料與Mg合金存在低熔共晶反應且在Mg中有一定固溶度,均可在大氣環(huán)境下快速獲得由完全Mg基固溶體組成的高強度接頭。大氣環(huán)境下超聲輔助去除氧化膜的過程為:超聲在固體中的聲塑性效應使得氧化膜發(fā)生局部破碎并形成原子相互擴散的通道;連續(xù)的氧化膜被元素的“皮下擴散”和共晶反應脫離基體漂浮在液體中,并在超聲空化效應下被破碎成小的碎塊;最后氧化膜碎塊隨著液體被超聲波擠出接頭中。超聲加速等溫凝固機理為:超聲的聲流攪拌作用使大量的液體擠出接頭間隙,減少了接頭中需要通過擴散凝固的液體;在等溫凝固的最后階段由于超聲導致的塑形變形促進了原子擴散使得殘余液相快速等溫凝固。
【關鍵詞】：鎂合金 過渡液相擴散連接 超聲波 界面行為
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.22;TG453.9
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 研究背景及意義10
• 1.2 鎂合金連接現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 熔化焊11
• 1.2.2 攪拌摩擦焊11-12
• 1.2.3 釬焊12
• 1.2.4 過渡液相擴散連接12-13
• 1.3 過渡液相擴散連接理論及其發(fā)展13-17
• 1.3.1 TLP連接理論13-15
• 1.3.2 TLP連接中間層材料選擇15
• 1.3.3 TLP連接的應用和發(fā)展15-17
• 1.4 超聲效應及其在材料連接中的應用17-19
• 1.4.1 超聲效應17-18
• 1.4.2 超聲波在材料連接中的應用18-19
• 1.5 本文研究思路及主要內(nèi)容19-21
• 1.5.1 超聲輔助TLP連接的設想19
• 1.5.2 本文研究的主要內(nèi)容及技術路線19-21
• 第二章 試驗材料及設備儀器21-25
• 2.1 試驗材料21
• 2.2 U-TLP焊接過程和設備21-23
• 2.2.1 試樣準備21-22
• 2.2.2 試驗設備22
• 2.2.3 連接參數(shù)和連接過程22-23
• 2.3 分析方法23-25
• 2.3.1 界面組織及物相分析23
• 2.3.2 力學性能測試23-25
• 第三章 Mg/Zn/Mg超聲輔助過渡液相擴散連接接頭組織與性能25-38
• 3.1 Mg/Zn/Mg接頭焊接工藝設計25-27
• 3.1.1 Zn中間層的設計原理25-26
• 3.1.2 焊接工藝設計26-27
• 3.2 超聲時間對Mg/Zn/Mg接頭組織和力學性能的影響27-30
• 3.2.1 Mg/Zn/Mg接頭宏觀形貌27
• 3.2.2 Mg/Zn/Mg接頭組織演變27-29
• 3.2.3 Mg/Zn/Mg接頭力學性能29-30
• 3.3 焊接溫度對Mg/Zn/Mg接頭組織及力學性能的影響30-36
• 3.3.1 升溫工藝對接頭組織的影響30-32
• 3.3.2 Mg/Zn/Mg接頭組織演變32-34
• 3.3.3 Mg/Zn/Mg接頭力學性能34-36
• 3.4 本章小結36-38
• 第四章 Mg/Pb/Mg超聲輔助過渡液相擴散連接接頭組織與性能38-44
• 4.1 Mg/Pb/Mg接頭焊接工藝設計38-39
• 4.1.1 Pb中間層的設計原理38
• 4.1.2 焊接工藝設計38-39
• 4.2 焊接溫度對Mg/Pb/Mg接頭組織的影響39-41
• 4.3 超聲時間對Mg/Pb/Mg接頭組織和性能的影響41-43
• 4.3.1 Mg/Pb/Mg接頭組織演變41-42
• 4.3.2 Mg/Pb/Mg接頭力學性能42-43
• 4.4 本章小結43-44
• 第五章 Mg/黃銅/Mg超聲輔助過渡液相擴散連接接頭組織與性能44-54
• 5.1 Mg/黃銅/Mg接頭焊接工藝設計44-45
• 5.1.1 黃銅中間層的設計原理44-45
• 5.1.2 焊接工藝設計45
• 5.2 焊接溫度對Mg/黃銅/Mg接頭組織及性能的影響45-48
• 5.2.1 Mg/黃銅/Mg接頭組織演變45-47
• 5.2.2 Mg/黃銅/Mg接頭力學性能47-48
• 5.3 超聲時間對Mg/黃銅/Mg接頭組織及性能的影響48-52
• 5.3.1 Mg/黃銅/Mg接頭組織演變48-51
• 5.3.2 Mg/黃銅/Mg接頭力學性能51-52
• 5.4 本章小結52-54
• 第六章 鎂合金超聲輔助過渡液相擴散連接機理54-63
• 6.1 Mg合金U-TLP連接與傳統(tǒng)TLP連接對比54-55
• 6.2 超聲輔助破除表面氧化膜機制55-59
• 6.2.1 界面氧化膜行為55-57
• 6.2.2 超聲輔助破膜機制57-59
• 6.3 超聲作用下焊縫液態(tài)金屬凝固機制59-62
• 6.3.1 焊縫液態(tài)金屬凝固過程59-60
• 6.3.2 超聲加速等溫凝固機理60-62
• 6.4 本章小結62-63
• 第七章 結論及展望63-65
• 7.1 結論63-64
• 7.2 研究展望64-65
• 參考文獻65-71
• 致謝71-72
• 攻讀碩士學位期間參加的科研項目和發(fā)表的學術論文72

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1 楊海強;;超聲輔助車削技術與普通車削技術的對比分析[J];裝備制造技術;2010年04期

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3 徐化能;張穎心;何潮洪;;超聲輔助浸取葛藤異黃酮及其數(shù)學模型(英文)[J];Chinese Journal of Chemical Engineering;2007年06期

4 沈s，

本文編號：401051