本文關(guān)鍵詞：鋁合金7050攪拌摩擦焊接頭洋蔥環(huán)微觀組織與力學(xué)性能　出處：《蘭州理工大學(xué)》2016年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：采用攪拌摩擦焊對(duì)5 mm厚鋁合金7050板材進(jìn)行對(duì)接焊實(shí)驗(yàn)。通過(guò)改變旋轉(zhuǎn)速度、焊接速度分析焊接工藝參數(shù)對(duì)洋蔥環(huán)宏觀形貌的影響,觀察洋蔥環(huán)微觀組織,探究沉淀相形態(tài)和分布對(duì)洋蔥環(huán)微觀組織的影響。并結(jié)合維氏硬度、抗拉強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)研究洋蔥環(huán)微觀組織與接頭斷裂特征之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明:當(dāng)采用帶有螺紋的圓柱形攪拌針進(jìn)行焊接時(shí),在焊核區(qū)出現(xiàn)近似橢圓形的區(qū)域,類(lèi)似于洋蔥的橫截面形貌,因此取名“洋蔥環(huán)”,并且隨著焊接參數(shù)的變化,洋蔥環(huán)也發(fā)生變化,當(dāng)v=80mm/min、ω=600r/min,洋蔥環(huán)清晰,成半圓弧狀,關(guān)于焊核中心對(duì)稱(chēng),隨著轉(zhuǎn)速的增大,單位長(zhǎng)度焊接熱輸入增加,塑性金屬的數(shù)量增加,流動(dòng)性增強(qiáng),使得塑型金屬流動(dòng)不規(guī)則,呈紊流態(tài),所以洋蔥環(huán)逐漸模糊;而當(dāng)v=40mm/min、ω=800r/min時(shí),洋蔥環(huán)占據(jù)了整個(gè)焊核區(qū),而隨著焊速的提高,洋蔥環(huán)逐漸變小,這主要是由于隨著焊速逐漸增大,熱輸入逐漸減少,塑性金屬的流動(dòng)性下降,同時(shí),焊速的增加使得攪拌頭在焊核區(qū)單位長(zhǎng)度停滯的時(shí)間減少,從而減少了從上向下沿?cái)嚢桀^螺紋金屬的流動(dòng)量,故而,使得洋蔥環(huán)變小。對(duì)洋蔥環(huán)的微觀組織進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)洋蔥環(huán)實(shí)際上是由大小不均勻的再結(jié)晶晶粒組成的,細(xì)小的晶粒沿變形方向偏聚形成了弧形的細(xì)晶帶,就構(gòu)成了“環(huán)”;而相鄰兩條“環(huán)”之間則是由粗大的晶粒組成粗晶帶。這主要是由于在焊后冷卻過(guò)程中重新析出的沉淀相對(duì)再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大過(guò)程的阻礙作用形成的,若沉淀相粒子尺寸較大,沉淀相粒子之間的距離較大,再結(jié)晶晶粒的長(zhǎng)大被促進(jìn),沉淀相之間的距離較大時(shí)促進(jìn)再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大的原因是沉淀相粒子直徑較大,數(shù)量較少,阻礙晶界運(yùn)動(dòng)的作用力就比較小,隨著晶界的運(yùn)動(dòng)小晶粒逐漸被吞并到相鄰的晶粒中,最后就形成大晶粒;而有一部分再結(jié)晶晶粒在長(zhǎng)大的過(guò)程中由于受到沉淀相的釘扎作用,阻礙了晶界了遷移,最終形成了小晶粒,因此在微觀條件下看到洋蔥環(huán)是由粗晶帶與細(xì)晶帶相間構(gòu)成的。另外,隨著旋轉(zhuǎn)速度的提高,洋蔥環(huán)晶粒逐漸增大,這主要是由于旋轉(zhuǎn)速度的提高,焊核區(qū)的峰值溫度增加,隨著溫度的提高晶界的活動(dòng)性顯著增加,而晶界的遷移使得再結(jié)晶晶粒發(fā)生長(zhǎng)大,因此隨著旋轉(zhuǎn)速的增加,晶粒尺寸逐漸增大。最后,對(duì)洋蔥環(huán)組織進(jìn)行不同的時(shí)效處理,發(fā)現(xiàn)經(jīng)T6處理后洋蔥環(huán)晶粒逐漸均勻化,并且晶界上塊狀的沉淀相長(zhǎng)大,形成了長(zhǎng)棒狀;而經(jīng)T74處理后沉淀相隨著時(shí)效溫度的提高發(fā)生部分溶解,彌散度降低,細(xì)小的沉淀相孤立的分布于晶界上。發(fā)現(xiàn)FSW接頭顯微硬度整體呈“W”型,而WNZ硬度分布卻呈“鋸齒形”,這主要和洋蔥環(huán)相關(guān),由上可知,洋蔥環(huán)實(shí)際上是由粗晶帶與細(xì)晶帶相間構(gòu)成的,粗晶帶晶粒粗大,并且沉淀相的密度較小,顆粒較大,所以此處硬度較低,而細(xì)晶帶晶粒細(xì)小且沉淀相細(xì)小,彌散程度較高,因而此處的硬度較高。在接頭中心預(yù)制缺口,然后進(jìn)行拉伸試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)裂紋都是沿預(yù)制缺口經(jīng)洋蔥環(huán)中粗晶晶界擴(kuò)展,表明環(huán)上粗晶帶的出現(xiàn)會(huì)加速焊核區(qū)的裂紋擴(kuò)展。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG453.9

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