本文關(guān)鍵詞：2219鋁合金攪拌摩擦焊接板材塑性成形性能研究

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【摘要】：近年來,鋁合金作為一種輕質(zhì)合金在汽車、航空航天等諸多領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛,適應(yīng)了輕量化的需求。與此同時(shí),大型復(fù)雜型面構(gòu)件的制造對(duì)現(xiàn)有成形方法提出了更高的要求。2219鋁合金是一種輕質(zhì)高強(qiáng)合金,由于其具有良好的低溫力學(xué)性能、斷裂韌性、焊接性能以及抗應(yīng)力腐蝕性能,在航空航天領(lǐng)域中主要用于制造大型運(yùn)載火箭燃料貯箱。但2219鋁合金的室溫塑性差,普通拉深成形存在成形極限低、容易起皺等問題。因此在成形形狀復(fù)雜、大尺寸的構(gòu)件時(shí)往往采用分塊成形后通過攪拌摩擦焊接(FSW)成形的方法。雖然基本保證了構(gòu)件的整體強(qiáng)度,但焊縫區(qū)組織不均一以及焊接缺陷的存在大大降低了構(gòu)件的使用可靠性。為了解決該難題,本文提出采用焊接板材、通過形變熱處理調(diào)整焊縫組織性能,再一體成形的方法。以2219鋁合金為研究對(duì)象,著重研究了焊接參數(shù)、熱處理參數(shù)、變形量對(duì)焊接接頭組織和性能的影響規(guī)律,為采用2219鋁合金拼焊板成形大型復(fù)雜曲面構(gòu)件提供理論支持。通過力學(xué)性能測(cè)試,研究了不同焊接參數(shù)、熱處理溫度對(duì)FSW焊接接頭性能的影響。合理的低焊速焊接工藝參數(shù)范圍內(nèi)焊態(tài)接頭的力學(xué)性能相近,總體延伸率達(dá)到20%并略低于母材,熱處理后屈服強(qiáng)度略有降低;隨著熱處理溫度的升高,接頭屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度變化不大,而延伸率在350℃后發(fā)生了明顯的下降,斷裂區(qū)也由母材轉(zhuǎn)移到了焊縫區(qū),焊縫區(qū)的變形量逐漸增大。通過采用單向拉伸、多道次軋制變形引入不同的變形量,研究了變形后熱處理對(duì)焊接接頭力學(xué)性能和組織的影響。發(fā)現(xiàn)試樣經(jīng)拉伸變形及350℃熱處理后,接頭的力學(xué)性能沒有顯著降低,組織與焊態(tài)接近。隨著引入大的軋制變形及350℃熱處理后,其焊縫區(qū)晶粒尺寸變大、母材晶粒得到細(xì)化,整體組織變得均勻,其抗拉強(qiáng)度較母材有所增加,延伸率與母材接近。通過有限元模擬軟件對(duì)FSW拼焊板脹形和拉深進(jìn)行了模擬研究。發(fā)現(xiàn)隨著熱處理溫度的增加,板材的極限脹形高度略有增加。試驗(yàn)研究了一道次脹形和中間熱處理(350℃)的二道次脹形過程,發(fā)現(xiàn)通過二道次次脹形高度提高12%。開展了半球形件充液拉深件數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)焊縫的存在對(duì)壁厚減薄影響不大。在12MPa液室壓力,6000k N壓邊力下可以得到了無缺陷的大尺寸半球形拉深件。
【關(guān)鍵詞】：2219鋁合金 攪拌摩擦焊接 變形量 熱處理
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG453.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 引言9
• 1.2 拼焊板及攪拌摩擦焊接工藝9-11
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-20
• 1.3.1 攪拌摩擦焊接工藝參數(shù)對(duì)鋁合金接頭性能的影響11-13
• 1.3.2 熱處理對(duì)鋁合金攪拌摩擦焊接接頭性能的影響13-17
• 1.3.3 攪拌摩擦焊接板材成形研究17-20
• 1.4 課題研究的意義20
• 1.5 課題主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 第2章 實(shí)驗(yàn)研究方案與方法22-30
• 2.0 引言22
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)流程22-23
• 2.3 攪拌摩擦焊接工藝研究方案23-24
• 2.4 熱處理研究方案24-25
• 2.5 形變熱處理的研究方案25
• 2.6 分析測(cè)試方法25-29
• 2.6.1 網(wǎng)格應(yīng)變分析25-26
• 2.6.2 拉伸性能測(cè)試26-27
• 2.6.3 顯微硬度測(cè)試27-28
• 2.6.4 液壓脹形試驗(yàn)28
• 2.6.5 微觀組織分析28-29
• 2.7 本章小結(jié)29-30
• 第3章 FSW焊接接頭力學(xué)性能研究30-56
• 3.0 引言30
• 3.1 FSW板材焊接接頭30-32
• 3.1.1 FSW板材接頭焊縫外觀形貌30-31
• 3.1.2 FSW板材接頭微觀組織31-32
• 3.2 FSW板材焊接接頭力學(xué)性能32-35
• 3.2.1 FSW板材焊接接頭力學(xué)性能32-34
• 3.2.2 FSW板材焊接接頭顯微硬度分布34-35
• 3.3 FSW焊后退火熱處理對(duì)接頭性能的影響35-43
• 3.3.1 熱處理對(duì)FSW焊接接頭拉伸性能的影響35-37
• 3.3.2 退火熱處理對(duì)FSW焊接接頭硬度分布的影響37
• 3.3.3 退火熱處理對(duì)FSW焊接接頭斷口形貌的影響37-38
• 3.3.4 退火熱處理對(duì)FSW焊接接頭組織的影響38-42
• 3.3.5 退火熱處理對(duì)FSW焊接接頭變形行為的影響42-43
• 3.4 FSW焊后形變熱處理對(duì)接頭性能的影響43-55
• 3.4.1 單向拉伸變形力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果43-48
• 3.4.2 單向拉伸變形組織分析48-49
• 3.4.3 單向拉伸變形應(yīng)變分析49-50
• 3.4.4 壓縮變形力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果50-53
• 3.4.5 壓縮變形組織分析53-54
• 3.4.6 壓縮變形應(yīng)變分析54-55
• 3.5 本章小結(jié)55-56
• 第4章 曲面件液壓成形數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)56-70
• 4.1 引言56
• 4.2 脹形模擬與試驗(yàn)56-64
• 4.2.1 脹形試驗(yàn)?zāi)M模型及方案56-58
• 4.2.2 脹形試驗(yàn)?zāi)M結(jié)果58-62
• 4.2.3 脹形試驗(yàn)結(jié)果62-64
• 4.3 拉深試驗(yàn)?zāi)M64-68
• 4.3.1 普通拉深模擬結(jié)果64-66
• 4.3.2 充液拉深模擬結(jié)果66-68
• 4.4 本章小結(jié)68-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-77
• 致謝77

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 賀永海;張立武;胡春煒;;2219鋁合金攪拌摩擦焊工藝及接頭性能[J];機(jī)械工程材料;2008年02期

2 陳迎春;劉會(huì)杰;馮吉才;;2219-O鋁合金的攪拌摩擦焊接[J];焊接學(xué)報(bào);2006年01期

3 王春炎;曲文卿;姚君山;趙海云;;2219-T87鋁合金攪拌摩擦焊接頭組織與力學(xué)性能[J];焊接學(xué)報(bào);2010年10期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 白景彬;杜巖峰;田志杰;張彥華;;2219鋁合金攪拌摩擦焊接頭組織與力學(xué)性能的不均勻性[A];第十六次全國(guó)焊接學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2011年

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本文編號(hào)：1101546