【摘要】：鋁合金疊層復(fù)合材料(ALC)是由兩種或兩種以上的不同鋁合金通過軋制、鑄造等工藝,在界面上實現(xiàn)冶金結(jié)合而制成。與傳統(tǒng)鋁合金相比,這種鋁合金疊層復(fù)合材料在強度、韌性和抗沖擊性等方面都具有優(yōu)勢。但采用熔化焊時,鋁合金疊層復(fù)合材料和傳統(tǒng)鋁合金一樣,容易出現(xiàn)氣孔、裂紋等缺陷,并產(chǎn)生較大殘余應(yīng)力和殘余變形。攪拌摩擦焊可以有效避免熔化焊產(chǎn)生的許多缺陷,但對鋁合金疊層復(fù)合材料的攪拌摩擦焊研究剛剛起步。本論文分別對12 mm厚與16 mm厚的7B52鋁合金疊層復(fù)合材料進行攪拌摩擦焊對接試驗。對實驗后得到的焊接接頭,采用光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡對其顯微組織和疊層結(jié)構(gòu)進行研究,以此為基礎(chǔ)探究焊接過程中的材料流動。通過試驗分析攪拌摩擦焊接頭的拉伸性能、抗沖擊性能和顯微維氏硬度,并分析拉伸與沖擊試驗斷口以探究攪拌摩擦焊對7B52鋁合金疊層復(fù)合材料斷裂機制的影響。試驗通過探究合理的焊接工藝參數(shù),獲得了無缺陷的焊縫,12mm厚板材焊接接頭抗拉強度達到母材的70.5%,,最大硬度值超過母材的90%,沖擊吸收功比母材高41.1%。16mm厚板材焊接接頭抗拉強度達到母材的68.6%。本研究證明了攪拌摩擦焊是焊接鋁合金疊層復(fù)合材料的一種有效方法。在焊核區(qū)的前進側(cè)觀察到特殊的鱗片狀形貌。經(jīng)過分析得出鱗片的形狀是由攪拌摩擦焊典型的洋蔥環(huán)形貌和材料橫向流動產(chǎn)生的條狀形貌相互疊加產(chǎn)生的。通過分析焊縫的顯微組織,對洋蔥環(huán)的形成提出了新的猜想,并提出新的材料流動理論。焊縫前進側(cè)焊核區(qū)的第二層與第三層之間的區(qū)域處,第二層母材、第三層母材和層間材料交替分布,形成無數(shù)個界面。這是焊縫中強度最低的位置。拉伸試驗的裂紋在這里萌生。焊接改善了母材的顯微組織,大大提高了 7B52疊層復(fù)合材料的沖擊韌性。這對這種結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用具有非常顯著的意義。
【圖文】：

圖１．２技術(shù)路線逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ邋ｒｏａｄｍａｐ逡逑

它們的疊層結(jié)構(gòu)也不相同。逡逑１２邋ｍｍ厚的７Ｂ５２銷合金疊層復(fù)合材料的板材尺寸為１２邋ｍｍ邋ｘ邋１５０邋ｍｍ邋ｘ邋５００邋ｍｍ。逡逑這種復(fù)合板由兩種７ｘｘｘ系鋁合金板材通過軋制復(fù)合而成，它的疊層結(jié)構(gòu)如圖２．１所示。逡逑第一層（Ｌ１）和第二層鋁合金（Ｌ２）是７Ａ５２鋁合金，，合金成分如表２．１所示。７Ａ５２鋁逡逑ａ邐Ｌ１邋ｂ邋｜＾＝＝＝＝＾Ｅ＝Ｅ＝Ｅ＝＾Ｌ１逡逑ａ）邋１２邋ｍｍ三層７Ｂ５２鋁合金疊層復(fù)合材料邋ｂ）邋１６邋ｍｍ雙層７Ｂ５２鋁合金疊層復(fù)合材料逡逑ａ）邋３－ｌａｙｅｒ邋７Ｂ５２邋ＡＬＣ邋ｗｉｔｈ邋ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ邋ｏｆ邋１２邋ｍｍ邐ｂ）邋２－ｌａｙｅｒ邋７Ｂ５２邋ＡＬＣ邋ｗｉｔｈ邋ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ邋ｏｆ邋１６邋ｍｍ逡逑圖２．１邐７Ｂ５２鋁合金疊層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｌａｍｉｎａｔｅｄ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋７Ｂ５２邋ＡＬＣ逡逑表２．１邋７Ａ５２鍋合金化學(xué)成分逡逑Ｔａｂ．邋２．１邋Ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ邋（ｗｔ邋％）邋ｏｆ邋７Ａ５２邋ａｌｕｍｉｎｕｍ邋ａｌｌｏｙ逡逑成分邐Ｚｎ邐Ｍｇ邐Ｍｎ邐Ｃｕ邐Ｔｉ邐Ｃｒ邐Ａ１逡逑百分含量邐４．３邋？４．５邐２．３－２．５邐０．３邋？０．４邐０．１－０．２邐０．０５？０．１０邋０．１５邋？０．２０邐Ｂａｌａｎｃｅ逡逑合金強度高、可焊性和抗彈性好，是一種中國自主研發(fā)的應(yīng)用于裝甲車輛上的結(jié)構(gòu)材料。逡逑第三層鋁合金（Ｌ３）是在７Ａ５２鋁合金的基礎(chǔ)上通過改變合金元素的成分而制成的強度逡逑更高的鋁合金
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG453.9

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;無減薄量攪拌摩擦焊接[J];現(xiàn)代焊接;2010年01期

2 ;攪拌摩擦焊接頭設(shè)計[J];現(xiàn)代焊接;2006年12期

3 Mohd.Atif WAHID;Zahid A.KHAN;Arshad Noor SIDDIQUEE;;水下攪拌摩擦焊接:一種具有改善接頭性能巨大潛力的攪拌摩擦焊接新方法（英文）[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2018年02期

4 李倩葉;李麗;張杰;余佩佩;金曉峰;;攪拌摩擦焊接用攪拌頭專利申請及技術(shù)分析[J];電子制作;2016年22期

5 李天麒;王快社;王文;喬柯;徐瑞琦;;焊速對水下攪拌摩擦焊接7A04鋁合金組織性能的影響[J];材料導(dǎo)報;2016年22期

6 李磊;姬虹;;攪拌摩擦焊接技術(shù)研究進展[J];工具技術(shù);2016年12期

7 李文亞;李娜;傅田;張志函;;高強鋁合金攪拌摩擦焊接頭腐蝕防護研究進展[J];機械制造文摘(焊接分冊);2016年05期

8 袁潔;王快社;趙凱;王文;;鈦合金攪拌摩擦焊接最新研究進展[J];電焊機;2017年05期

9 李穎;趙慧慧;張聃;徐奎;尹玉環(huán);;鋁/銅異種金屬搭接無傾角微攪拌摩擦焊接工藝特性[J];航空制造技術(shù);2017年12期

10 李敖;;超薄壁材料微攪拌摩擦焊接技術(shù)獲突破[J];現(xiàn)代焊接;2014年03期

相關(guān)會議論文 前10條

1 王艷杰;張彥華;;2219鋁合金攪拌摩擦焊接頭裂紋延性擴展數(shù)值模擬分析[A];中國機械工程學(xué)會焊接學(xué)會第十八次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文集——S04計算機輔助焊接工程[C];2013年

2 夏佩云;張聃;崔凡;姚君山;;6061鋁合金微攪拌摩擦焊接溫度場數(shù)值模擬[A];中國機械工程學(xué)會焊接學(xué)會第十八次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文集——S04計算機輔助焊接工程[C];2013年

3 何淼;康舉;董春林;欒國紅;;飛機結(jié)構(gòu)材料鋁鋰合金的攪拌摩擦焊接頭研究[A];第二屆民用飛機制造技術(shù)及裝備高層論壇資料匯編（論文集）[C];2010年

4 路浩;韓德成;;攪拌摩擦焊接標(biāo)準(zhǔn)的分析研究[A];第十四屆中國標(biāo)準(zhǔn)化論壇論文集[C];2017年

5 張揚揚;孫有平;何江美;申其芳;;冷軋5083鋁合金板材攪拌摩擦焊接接頭組織與力學(xué)性能研究[A];第二十次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文集[C];2015年

6 趙華夏;董春林;欒國紅;;攪拌摩擦焊接頭“洋蔥環(huán)”層狀結(jié)構(gòu)形成機制研究[A];中國機械工程學(xué)會焊接學(xué)會第十八次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文集——S01壓力焊[C];2013年

7 萬夫偉;趙明;羅德通;;2A12鋁合金攪拌摩擦焊接熱過程的數(shù)值分析[A];中國機械工程學(xué)會焊接學(xué)會第十八次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文集——S04計算機輔助焊接工程[C];2013年

8 姚君山;張春杰;魏薇;;攪拌摩擦焊接頭隧道類缺陷等強補焊工藝研究[A];第十六次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

9 賈洪德;張春杰;黃征;;推進劑貯箱薄壁箱底攪拌摩擦焊接[A];第十六次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

10 陳華斌;王繼鋒;鄭德根;林濤;陳善本;;2219鋁合金攪拌摩擦焊接頭弱連接缺陷微觀表征及分析[A];中國機械工程學(xué)會焊接學(xué)會第十八次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文集——S05機器人與自動化[C];2013年

相關(guān)重要報紙文章 前6條

1 郝云飛 畢煌圣;攪拌摩擦焊接技術(shù)取得新突破[N];中國航天報;2018年

2 吳思;攻關(guān)能手的完美追求[N];中國航天報;2009年

3 本報記者 蔣夢蝶;專做“難題”，用心對每一件產(chǎn)品負(fù)責(zé)[N];無錫日報;2016年

4 高宏適;焊接新技術(shù)開發(fā)動向[N];世界金屬導(dǎo)報;2015年

5 王姝書;從歐洲引進到出口歐洲[N];中國航天報;2016年

6 李文峰;直掛云帆濟滄海[N];湖南日報;2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 張昭;攪拌摩擦焊接過程中材料行為及力學(xué)響應(yīng)的數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2006年

2 謝廣明;攪拌摩擦焊接鎂及銅合金的微觀組織和力學(xué)性能[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

3 李兵;6063鋁合金薄板攪拌摩擦焊接工藝及機理的研究[D];東北大學(xué);2009年

4 張忠科;攪拌摩擦焊接過程的多場檢測及耦合關(guān)鍵問題研究[D];蘭州理工大學(xué);2010年

5 劉德佳;攪拌摩擦焊接鎂合金微區(qū)織構(gòu)、力學(xué)性能與斷裂機制[D];重慶大學(xué);2014年

6 徐安蓮;鎂合金攪拌摩擦焊接頭的顯微組織及力學(xué)性能[D];重慶大學(xué);2016年

7 趙雪梅;鋁合金攪拌摩擦焊接頭超聲信號特征與質(zhì)量評價方法[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

8 劉向前;鋁合金型材高速攪拌摩擦焊接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計與組織性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

9 高吉成;熱塑性塑料攪拌摩擦焊接及表面復(fù)合改性研究[D];南京航空航天大學(xué);2016年

10 石磊;超聲振動強化攪拌摩擦焊接熱過程及材料流動的數(shù)值分析[D];山東大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 夏晶宇;薄板鋁合金輕量化攪拌摩擦焊接裝備及工藝研究[D];江蘇科技大學(xué);2018年

2 陳昱杉;疊層復(fù)合裝甲鋁合金7B52攪拌摩擦焊接研究[D];南京理工大學(xué);2018年

3 李磊;攪拌摩擦焊接高氮奧氏體不銹鋼的組織與性能研究[D];東北大學(xué);2015年

4 孫嵩;鎂/鋁異種合金攪拌摩擦焊接接頭的組織性能研究[D];西安建筑科技大學(xué);2018年

5 陳慶玲;《T3紫銅/5052鋁合金偏移攪拌摩擦焊接研究》英譯實踐報告[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

6 王鵬浩;6061-T6鋁合金薄板高轉(zhuǎn)速攪拌摩擦焊接工藝研究[D];江蘇科技大學(xué);2018年

7 胡超平;基于三維蒙特卡洛方法的攪拌摩擦焊接數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2018年

8 李樹寒;鋁/鋼攪拌摩擦焊接頭界面特征及力學(xué)行為研究[D];南昌航空大學(xué);2018年

9 吳永武;鋁合金攪拌摩擦焊接頭熱機影響區(qū)強化研究[D];蘭州理工大學(xué);2018年

10 王艷寶;40mm厚6082-T6鋁合金攪拌摩擦焊接頭微觀組織及性能[D];東北大學(xué);2015年

本文編號：2636766