本文關(guān)鍵詞：7075鋁合金攪拌摩擦焊接頭組織及力學(xué)行為研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：使用攪拌摩擦焊設(shè)備,采用攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度500 r/min、焊接速度150mm/min對(duì)厚度為6 mm的7075鋁合金平板進(jìn)行對(duì)接試驗(yàn),并對(duì)焊后接頭進(jìn)行組織觀察及力學(xué)性能測(cè)試。研究結(jié)果表明:7075鋁合金攪拌摩擦焊接頭由焊核區(qū)(WNZ)、熱機(jī)影響區(qū)(TMAZ)及熱影響區(qū)(HAZ)組成;前進(jìn)側(cè),焊核區(qū)與熱機(jī)影響區(qū)分界線明顯,而后退側(cè)相對(duì)較為模糊;焊核區(qū)的晶粒為細(xì)小的等軸型晶粒,具有明顯的“洋蔥環(huán)”形貌,且隨著與焊縫中心距離的增加,“洋蔥環(huán)”的環(huán)間距逐漸減小;熱機(jī)影響區(qū)受機(jī)械攪拌和熱輸入的雙重作用組織發(fā)生了較大程度的變形;熱影響區(qū)僅受熱循環(huán)作用,組織比母材稍有粗化;焊接接頭的顯微硬度與抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于母材,僅能達(dá)到母材的50%,不能達(dá)到使用要求,因而有必要對(duì)7075鋁合金攪拌摩擦焊的焊接工藝進(jìn)行研究。為得到高質(zhì)量的攪拌摩擦焊接頭,采用不同的攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度和焊接速度對(duì)7075鋁合金進(jìn)行焊接,研究不同焊接工藝參數(shù)對(duì)7075鋁合金攪拌摩擦焊接頭組織及力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明:隨著攪拌針旋轉(zhuǎn)速度增大及焊接速度減小,焊核區(qū)和熱機(jī)影響區(qū)的晶粒變大,焊核區(qū)的寬度變小。不同工藝參數(shù)下的7075鋁合金攪拌摩擦焊接頭顯微硬度分布都呈不對(duì)稱的“W”形,后退側(cè)的顯微硬度略高于前進(jìn)側(cè),并且熱影響區(qū)發(fā)生不同程度的軟化;隨著旋轉(zhuǎn)速度增大及焊接速度減小,接頭的顯微硬度升高,但波動(dòng)范圍較小。隨著旋轉(zhuǎn)速度和焊接速度的增大,接頭的抗拉強(qiáng)度先減小后增大;焊接速度為120 mm/min,旋轉(zhuǎn)速度為400 r/min時(shí),接頭抗拉強(qiáng)度最大,達(dá)到417 MPa,此工藝是厚度6 mm的7075鋁合金攪拌摩擦焊的最佳工藝參數(shù)。設(shè)計(jì)雙徑試樣,使用液壓伺服試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行較高拉伸速度下的拉伸試驗(yàn),并借助奧林巴斯顯微鏡和掃描電鏡觀察接頭的變形及失效行為。研究結(jié)果表明:在拉伸過(guò)程中,接頭出現(xiàn)雙頸縮現(xiàn)象,頸縮首先在后退側(cè)出現(xiàn),隨著加載的進(jìn)行,前進(jìn)側(cè)也出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象;微裂紋首先在接頭中的前進(jìn)側(cè)和后退側(cè)頸縮區(qū)內(nèi)晶界處由微孔洞聚集產(chǎn)生,而微孔洞的產(chǎn)生是由于鋁合金基體中強(qiáng)化相的脫離。隨著應(yīng)變的增加,微孔洞數(shù)量明顯增加,當(dāng)應(yīng)變足夠大時(shí),微孔洞連接形成微裂紋。微裂紋沿著與加載方向成45°向焊核區(qū)進(jìn)行擴(kuò)展,導(dǎo)致接頭斷裂,斷裂位置位于接頭中的焊核區(qū),斷裂方式為剪切斷裂混合著微孔聚集型斷裂。針對(duì)攪拌摩擦焊接頭中熱影響區(qū)的軟化問(wèn)題,采用不同熱處理工藝(固溶溫度,時(shí)效時(shí)間)對(duì)7075鋁合金攪拌摩擦焊接頭進(jìn)行焊后熱處理,并對(duì)接頭進(jìn)行微觀組織觀察及顯微硬度測(cè)試。研究結(jié)果表明:焊后熱處理可顯著改善攪拌摩擦焊接頭中熱影響區(qū)的軟化問(wèn)題;熱處理后接頭焊核區(qū)部分晶粒發(fā)生粗化現(xiàn)象;隨著固溶溫度的增高,焊核區(qū)晶粒粗化程度增大,粗晶區(qū)的范圍也增大,熱影響區(qū)晶粒變大;隨著時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng),焊核區(qū)及熱影響區(qū)晶粒粗化程度變化不明顯;熱處理后接頭顯微硬度有很大程度的提高,對(duì)于文中所選溫度而言,溫度的變化對(duì)接頭的顯微硬度影響不大;隨著時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng),接頭顯微硬度先增大后減小;固溶溫度為490℃、時(shí)效溫度為120℃、時(shí)效時(shí)間為24 h時(shí),接頭的顯微硬度最高,可達(dá)195 HV,是厚度為6 mm的7075鋁合金攪拌摩擦焊最佳的焊后熱處理工藝參數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：7075鋁合金 攪拌摩擦焊 焊接工藝 失效行為 焊后熱處理 微觀組織 力學(xué)行為
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG453.9;TG407
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 攪拌摩擦焊技術(shù)概述11-14
• 1.2.1 攪拌摩擦焊焊接原理11
• 1.2.2 攪拌摩擦焊技術(shù)特點(diǎn)11-13
• 1.2.3 攪拌摩擦焊的發(fā)展及應(yīng)用13-14
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.1 鋁合金攪拌摩擦焊的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.2 韌性材料變形損傷行為研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 課題研究?jī)?nèi)容及意義18-20
• 1.4.1 課題研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.4.2 課題研究意義19-20
• 第二章 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法20-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料20-21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)工藝及過(guò)程21-24
• 2.2.1 攪拌摩擦焊設(shè)備21
• 2.2.2 試樣的切取制備21-22
• 2.2.3 接頭組織觀察及力學(xué)性能測(cè)試22-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第三章 7075鋁合金攪拌摩擦焊接頭組織及力學(xué)性能研究25-35
• 3.1 7075鋁合金攪拌摩擦焊接頭宏觀形貌分析25-26
• 3.2 焊接接頭組織觀察及分析26-31
• 3.3 接頭力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果及分析31-33
• 3.3.1 接頭顯微硬度分析31-32
• 3.3.2 接頭拉伸性能分析32-33
• 3.4 本章小結(jié)33-35
• 第四章 7075鋁合金攪拌摩擦焊焊接工藝研究35-51
• 4.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及過(guò)程35
• 4.2 攪拌摩擦焊熱輸入的表征35-36
• 4.3 不同工藝下7075鋁合金攪拌摩擦焊接頭宏觀形貌分析36-37
• 4.4 不同焊接工藝參數(shù)下接頭微觀組織觀察及結(jié)果分析37-45
• 4.4.1 旋轉(zhuǎn)速度對(duì)接頭微觀組織的影響37-41
• 4.4.2 焊接速度對(duì)接頭微觀組織的影響41-45
• 4.5 不同焊接工藝參數(shù)下接頭力學(xué)性能結(jié)果及分析45-50
• 4.5.1 接頭顯微硬度測(cè)試結(jié)果及分析45-48
• 4.5.2 接頭拉伸性能結(jié)果及分析48-50
• 4.6 本章小結(jié)50-51
• 第五章 接頭變形及失效行為研究51-59
• 5.1 雙徑試樣設(shè)計(jì)51-52
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)52-53
• 5.3 雙徑試樣拉伸結(jié)果及分析53-58
• 5.3.1 雙徑試樣拉伸宏觀形貌53-54
• 5.3.2 裂紋形貌觀察結(jié)果及分析54-58
• 5.4 本章小結(jié)58-59
• 第六章 焊后熱處理對(duì)接頭組織及力學(xué)性能的影響59-74
• 6.1 7075鋁合金的熱處理工藝59-61
• 6.1.1 固溶處理59-60
• 6.1.2 時(shí)效處理60-61
• 6.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)61-62
• 6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析62-72
• 6.3.1 焊后接頭組織觀察結(jié)果及分析62-63
• 6.3.2 不同熱處理參數(shù)下接頭組織觀察結(jié)果及分析63-67
• 6.3.3 不同熱處理參數(shù)下接頭顯微硬度結(jié)果及分析67-72
• 6.4 本章小結(jié)72-74
• 第七章 結(jié)論74-76
• 參考文獻(xiàn)76-81
• 致謝81-82
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82-83

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 李桂華;熊飛;龍江啟;;車身材料輕量化及其新技術(shù)的應(yīng)用[J];材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用;2009年02期

2 康舉;欒國(guó)紅;李光;董春林;付瑞東;;焊接參數(shù)對(duì)7075鋁合金攪拌摩擦焊接頭組織及腐蝕行為的影響[J];腐蝕與防護(hù);2011年07期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 朱耀;AA 7055鋁合金在不同溫度及應(yīng)變率下力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：359563