高強鋼/鋁合金異種金屬電阻點焊接頭組織和力學性能的研究
發(fā)布時間：2022-01-26 00:52
隨著能源危機和環(huán)境污染等問題的日益加劇,汽車工業(yè)正面臨著越來越嚴峻的挑戰(zhàn)。汽車輕量化已成為節(jié)約能源、減少排放的主要選擇對策。增加高強鋼、鋁合金等輕質(zhì)材料形成鋼/鋁復合結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)汽車輕量化的有效措施。但是由于鋼和鋁的物理、化學性質(zhì)存在顯著的差異,導致惡化高強鋼和鋁合金的焊接性,很難實現(xiàn)有效的連接。因此,本文高強鋼/鋁合金異種金屬電阻點焊接頭組織和力學性能的研究具有重要的理論意義和實用價值。本文采用傳統(tǒng)（不加工藝帶）的電阻點焊方法和工藝帶輔助電阻點焊方法,研究DP980高強鋼/5083鋁合金異種金屬點焊接頭的微觀組織及力學性能特點,工藝帶和焊接參數(shù)的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,高強鋼/鋁合金點焊接頭具有熔-釬焊的特點,接頭主要由熔核區(qū)、界面區(qū)和熱影響區(qū)組成。鋁合金熔核具有聯(lián)生結(jié)晶特點,從熔合線到熔核中部過冷度增大,晶粒形貌依次為胞狀晶、胞狀樹枝晶、樹枝晶和等軸樹枝晶。在焊接過程中,鋼/鋁界面發(fā)生Fe、Al原子的互擴散和界面反應(yīng),形成具有雙層結(jié)構(gòu)的Fe-Al金屬間化合物層,靠近鋼一側(cè)先形成舌狀的Fe2Al5層,然后針狀的Fe4Al...
【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：111 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
鋼/鋁擴散焊接頭界面區(qū)金屬間化合物TEM明場像及選區(qū)電子衍射花樣
圖 1.1 鋼/鋁擴散焊接頭界面區(qū)金屬間化合物 TEM 明場像及選區(qū)電子衍射花樣Fig.1.1 TEM bright field image of intermetallic compound in the interface area ofsteel/aluminum joint and selected area electron diffraction patterns.1.3.2 攪拌摩擦焊攪拌摩擦焊是一種固相焊接方法，以摩擦熱與塑性變形熱為焊接熱源，通過焊頭的高速旋轉(zhuǎn)與被焊工件產(chǎn)生摩擦熱從而達到軟化狀態(tài)，同時對焊件進行攪拌摩擦以完成焊接。由于操作簡單、能耗低、功效高，焊接變形小等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于有色金屬的連接，也可進行鋼/鋁異種金屬的焊接[14-16]。攪拌摩擦焊焊接過程如圖 1.2 所示。
第一章 緒論2012 年，西北工業(yè)大學凝固技術(shù)國家重點實驗室的 J.T. Xiong[17]等人研究鋁合金和不銹鋼異種金屬攪拌摩擦焊接頭的微觀組織及力學性能。實驗過程中分別使用圓柱探針和螺紋探針。當使用螺紋探針深入小于鋁合金板的厚度 2mm 焊接工件時,在鋼/鋁平直界面處出現(xiàn)厚度小于 2μm 金屬間化合物層，如圖 1.3 所示。當兩種探針深入不銹鋼中 2.4mm 時，平滑的探針在深入后不久就斷裂并且鋼中出現(xiàn)呈現(xiàn)不連續(xù)流動的較厚的攪拌層，而螺紋探針具有很好的耐磨性。在鋼母材中平滑探針附近的溫度達到 419℃，螺紋探針附近的溫度為 351℃。在熔核底部的平直界面和不太低的焊接溫度表明是由探針螺紋、探針和母材之間的摩擦力帶動材料的移動。使用螺紋探針插入較深時，焊接接頭的金屬間化合物層厚度較薄，接頭強度可達到 89.7MPa甚至超過鋁母材的強度。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]汽車輕量化技術(shù)[J]. 鄭斯?jié)? 科技與創(chuàng)新. 2016(01)
[2]淺談電阻點焊焊接質(zhì)量控制及檢驗方法[J]. 張?zhí)? 現(xiàn)代焊接. 2015 (10)
[3]鋁/鍍鋅鋼薄板異種金屬CMT熔釬焊接頭組織與力學性能[J]. 余剛,曹睿,陳劍虹. 中國機械工程. 2012(21)
[4]CMT能量輸入特點與熔滴過渡行為[J]. 張洪濤,馮吉才,胡樂亮. 材料科學與工藝. 2012(02)
[5]薄板焊接的極限——CMT冷金屬過渡焊接技術(shù)[J]. 朱宇虹,耿志卿. 電焊機. 2011(04)
[6]磁脈沖焊接機理及其在異種金屬材料連接中的應(yīng)用[J]. 陳樹君,夏羽,于洋,盧振洋,劉爽. 焊接. 2010 (12)
[7]汽車車身用鋁合金與鋼的異種材料電阻點焊技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 邱然鋒,石紅信,張柯柯,朱錦洪,李建軍. 電焊機. 2010(05)
[8]鎂合金電阻點焊接頭中的缺陷[J]. 王亞榮,張忠典. 焊接學報. 2006(07)
[9]超薄板的CMT冷金屬過渡技術(shù)[J]. 楊修榮. 焊接. 2005(12)
[10]攪拌摩擦焊研究進展及前景展望[J]. 張華,林三寶,吳林,馮吉才,欒國紅. 焊接學報. 2003(03)
碩士論文
[1]鋁/鋼電阻點焊工藝研究及數(shù)值模擬[D]. 曾敏.南昌航空大學 2014
本文編號：3609485
【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：111 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
鋼/鋁擴散焊接頭界面區(qū)金屬間化合物TEM明場像及選區(qū)電子衍射花樣
圖 1.1 鋼/鋁擴散焊接頭界面區(qū)金屬間化合物 TEM 明場像及選區(qū)電子衍射花樣Fig.1.1 TEM bright field image of intermetallic compound in the interface area ofsteel/aluminum joint and selected area electron diffraction patterns.1.3.2 攪拌摩擦焊攪拌摩擦焊是一種固相焊接方法，以摩擦熱與塑性變形熱為焊接熱源，通過焊頭的高速旋轉(zhuǎn)與被焊工件產(chǎn)生摩擦熱從而達到軟化狀態(tài)，同時對焊件進行攪拌摩擦以完成焊接。由于操作簡單、能耗低、功效高，焊接變形小等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于有色金屬的連接，也可進行鋼/鋁異種金屬的焊接[14-16]。攪拌摩擦焊焊接過程如圖 1.2 所示。
第一章 緒論2012 年，西北工業(yè)大學凝固技術(shù)國家重點實驗室的 J.T. Xiong[17]等人研究鋁合金和不銹鋼異種金屬攪拌摩擦焊接頭的微觀組織及力學性能。實驗過程中分別使用圓柱探針和螺紋探針。當使用螺紋探針深入小于鋁合金板的厚度 2mm 焊接工件時,在鋼/鋁平直界面處出現(xiàn)厚度小于 2μm 金屬間化合物層，如圖 1.3 所示。當兩種探針深入不銹鋼中 2.4mm 時，平滑的探針在深入后不久就斷裂并且鋼中出現(xiàn)呈現(xiàn)不連續(xù)流動的較厚的攪拌層，而螺紋探針具有很好的耐磨性。在鋼母材中平滑探針附近的溫度達到 419℃，螺紋探針附近的溫度為 351℃。在熔核底部的平直界面和不太低的焊接溫度表明是由探針螺紋、探針和母材之間的摩擦力帶動材料的移動。使用螺紋探針插入較深時，焊接接頭的金屬間化合物層厚度較薄，接頭強度可達到 89.7MPa甚至超過鋁母材的強度。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]汽車輕量化技術(shù)[J]. 鄭斯?jié)? 科技與創(chuàng)新. 2016(01)
[2]淺談電阻點焊焊接質(zhì)量控制及檢驗方法[J]. 張?zhí)? 現(xiàn)代焊接. 2015 (10)
[3]鋁/鍍鋅鋼薄板異種金屬CMT熔釬焊接頭組織與力學性能[J]. 余剛,曹睿,陳劍虹. 中國機械工程. 2012(21)
[4]CMT能量輸入特點與熔滴過渡行為[J]. 張洪濤,馮吉才,胡樂亮. 材料科學與工藝. 2012(02)
[5]薄板焊接的極限——CMT冷金屬過渡焊接技術(shù)[J]. 朱宇虹,耿志卿. 電焊機. 2011(04)
[6]磁脈沖焊接機理及其在異種金屬材料連接中的應(yīng)用[J]. 陳樹君,夏羽,于洋,盧振洋,劉爽. 焊接. 2010 (12)
[7]汽車車身用鋁合金與鋼的異種材料電阻點焊技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 邱然鋒,石紅信,張柯柯,朱錦洪,李建軍. 電焊機. 2010(05)
[8]鎂合金電阻點焊接頭中的缺陷[J]. 王亞榮,張忠典. 焊接學報. 2006(07)
[9]超薄板的CMT冷金屬過渡技術(shù)[J]. 楊修榮. 焊接. 2005(12)
[10]攪拌摩擦焊研究進展及前景展望[J]. 張華,林三寶,吳林,馮吉才,欒國紅. 焊接學報. 2003(03)
碩士論文
[1]鋁/鋼電阻點焊工藝研究及數(shù)值模擬[D]. 曾敏.南昌航空大學 2014
本文編號：3609485
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