本文關(guān)鍵詞：激光焊接AZ31B-304不銹鋼三明治板T型接頭工藝及界面研究

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【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展,原材料的使用日益增加、能源的消耗急劇增加,因此對(duì)原材料的合理使用、資源的高效利用變得尤為重要,材料和結(jié)構(gòu)的輕量化受到人們的重視程度也日漸增加,其中三明治板受到了廣泛的關(guān)注與重視。近年來(lái)有更多的人參與到了對(duì)三明治板的制造工藝及界面研究工作中,但是他們都是針對(duì)同種金屬特別是鋼的三明治板的研究,而對(duì)異種金屬三明治板的研究特別少。AZ31B鎂合金密度小、比強(qiáng)度高,304不銹鋼塑性韌性好、耐腐蝕、無(wú)磁性,這兩種材料都有很廣泛的使用領(lǐng)域。但是鎂合金易被腐蝕,不銹鋼密度大,大量使用會(huì)大大增加質(zhì)量。所以,以304不銹鋼為面板、AZ31B鎂合金為芯板的三明治板結(jié)構(gòu)很大程度上解決了兩者的使用缺陷,又能發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn),具有很大的研究?jī)r(jià)值和使用潛能。通過(guò)分析總結(jié)了鎂鋼異種金屬的焊接研究成果,使用純銅作為中間層激光焊的方法焊接鎂-鋼T型接頭性能最佳。本文研究了添加銅夾層激光焊接AZ31B鎂合金-304不銹鋼T型接頭及三明治板的工藝方法。并分析討論了T型接頭焊縫的成型、顯微組織、力學(xué)性能與線能量的關(guān)系,以及不同線能量下的界面連接機(jī)理,最后分析了三明治板的力學(xué)性能。通過(guò)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),不同芯板厚度的T型接頭的最佳成型工藝參數(shù)也不同,當(dāng)芯板厚度d=3mm時(shí),最佳成型焊接參數(shù)為P=1650W、v=0.014m/s;當(dāng)芯板厚度d=4mm時(shí),最佳成型焊接參數(shù)為P=1700W、v=0.014m/s。T型接頭焊縫熔深隨線能量的增加明顯增加,AZ31B與304不銹鋼的連接寬度、縮頸處的寬度以及二者之比則呈下降趨勢(shì),說(shuō)明當(dāng)線能量增加時(shí),縮頸處的寬度比AZ31B與304不銹鋼的連接寬度降低的得更快,縮頸越嚴(yán)重。不同參數(shù)下,焊縫都是由(α-Mg+Mg2Cu)的連續(xù)組織、α-Mg以及前兩者界面處的Mg-Al-Cu金屬間化合物組成,不銹鋼下表面有一層Fe-Cu-Mg-Al界面層。在銅完全熔化的區(qū)域,界面層下方是Mg-Al-Cu金屬間化合物和α-Mg,線能量由低到高變化時(shí),界面層下方的金屬間化合物越來(lái)越少、α-Mg越來(lái)越多,Mg-Al-Cu金屬間化合物的形態(tài)由片層狀+顆粒狀、網(wǎng)狀+顆粒狀、網(wǎng)狀逐漸依次變化,α-Mg則分布于Mg-Al-Cu之間。在銅箔不完全熔化的區(qū)域,界面層下方為不完全熔化的銅與Mg-Al-Cu混合區(qū)。不同芯板厚度下,在面板被焊穿的最小線能量下,T型接頭抗拉脫性能最好,d=3mm時(shí)為17.6MPa,d=4mm時(shí)為13.9MPa,接頭呈脆性斷裂。AZ31B鎂合金-304不銹鋼異種金屬三明治板的三點(diǎn)彎曲首次破壞失效壓力為1.3kN,失效位置為Fe-Cu界面處。
【關(guān)鍵詞】：鎂合金 奧氏體不銹鋼 激光焊 鎂-鋼T型接頭 三明治板
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG456.7;TG142.71
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 課題研究背景及意義10
• 1.2 激光焊接三明治板的研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 激光焊接技術(shù)簡(jiǎn)介10-11
• 1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 鎂鋼異種金屬焊接現(xiàn)狀14-17
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容17-20
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料設(shè)備及方法20-26
• 2.1 試驗(yàn)材料20-21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備21-22
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法22-26
• 2.3.1 激光焊接T型接頭及三明治板22-24
• 2.3.2 接頭顯微組織分析及力學(xué)性能測(cè)試24-26
• 第三章 激光焊接AZ31B與304不銹鋼T型接頭成型性分析26-42
• 3.1 AZ31B與304不銹鋼焊接性26-27
• 3.2 焊接工藝對(duì)T型接頭成型的影響27-40
• 3.2.1 激光功率對(duì)T型接頭成型的影響28-34
• 3.2.2 焊接速度對(duì)T型接頭成型的影響34-40
• 3.3 本章小結(jié)40-42
• 第四章 激光焊接T型接頭及三明治板顯微組織及力學(xué)性能分析42-70
• 4.1 T型接頭顯微組織分析42-58
• 4.1.1 面板304不銹鋼被焊穿時(shí)顯微組織分析42-51
• 4.1.2 面板304不銹鋼未被焊穿時(shí)顯微組織分析51-58
• 4.2 T型接頭力學(xué)性能分析58-66
• 4.2.1 T型接頭顯微硬度的分析58-60
• 4.2.2 T型接頭納米壓痕的分析60-62
• 4.2.3 T型接頭的拉脫試驗(yàn)分析62-66
• 4.3 304不銹鋼-AZ31B鎂合金T型接頭形成過(guò)程及其界面連接機(jī)制66-68
• 4.4 三明治板的力學(xué)性能分析68-69
• 4.5 本章小結(jié)69-70
• 第五章 結(jié)論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-78
• 致謝78-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及專利80

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