本文關鍵詞：2219鋁合金交流TIG堆焊成型技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電弧堆焊成型技術作為快速成型方法的一種,具有成本低、效率高、可控性好和冶金性能良好等優(yōu)點,近期受到許多研究者的關注。2219鋁合金因其高強度、較好的耐蝕性及可焊性等優(yōu)點而被廣泛應用于航空航天領域,本文將重點從成型工藝、微觀組織和力學性能三個方面入手,開展對2219鋁合金交流TIG堆焊成型技術的研究。首先利用同一成型參數(shù),在不同厚度基板上成型出單道多層薄壁鋁合金堆焊試樣,得出基板厚度對薄壁試樣穩(wěn)定區(qū)域熔寬尺寸沒有影響。此后利用二次通用旋轉組合方法設計的試驗樣本建立試樣穩(wěn)定區(qū)域成型尺寸的預測模型,驗證發(fā)現(xiàn)模型預測精度較高;分析試樣熔寬尺寸的影響因素發(fā)現(xiàn),焊接電流、焊接速度和層間溫度是影響熔寬的主要因素,且焊接電流和層間溫度對熔寬的影響存在交互作用;采取三種電流變化策略來調控穩(wěn)定成型尺寸,結果顯示不同基板厚度下熔寬變化區(qū)成型尺寸最優(yōu)調控方案不同,該變化揭示了基板厚度增加后相鄰層間散熱差異增大的變化規(guī)律。分析了薄壁鋁合金堆焊試樣典型組織特征發(fā)現(xiàn),堆焊試樣不同區(qū)域的溫度梯度和結晶速度的不同所導致的成分過冷的差異是其組織形態(tài)特征變化的主要原因;設計了四組同尺寸堆焊試樣的不同參數(shù)組合方案,對比其組織和力學性能差異,測試表明水平和垂直方向抗拉強度無各向異性,最高強度可達248MPa,接近母材的60%,而水平和垂直的延伸率存在各向異性,究其原因是由試樣組織特征和晶粒生長方向決定的;觀察水平和垂直拉伸試樣微觀斷口知,其斷裂方式為沿晶和穿晶混合斷裂,之后利用掃描電鏡觀察斷口形貌,水平和垂直拉伸斷口均為韌窩斷裂,韌窩尺寸小但相對較淺;對堆焊試樣氣孔形貌、分布特征及產生機理進行了探究,并提出了一些控制措施;對單層多道堆焊試樣最優(yōu)焊道間距傳統(tǒng)計算模型進行了分析和改進,利用試驗驗證了改進模型的精確性和適用性;之后探究了三種成型路徑下厚壁堆焊試樣的成型、組織和性能差異,得出成型路徑的不同及由其引起的散熱條件的改變是其宏微觀組織不同的主要原因;對其力學性能進行測試發(fā)現(xiàn),試樣綜合力學性能除了與熱輸入、散熱條件有關,還與組織特征和晶粒生長方向有關;觀察厚壁試樣斷口處存在大量韌窩,知其斷裂機制為韌性斷裂。
【關鍵詞】：2219鋁合金 交流TIG堆焊成型 尺寸預測模型 組織性能
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.14
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題研究的目的和意義10-11
• 1.2 電弧堆焊成型技術的國內外研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 電弧堆焊成型過程溫度場和應力場有限元模擬分析11-12
• 1.2.2 電弧堆焊成型過程的監(jiān)測控制12-14
• 1.2.3 電弧堆焊成型尺寸建模及預測14-15
• 1.2.4 電弧堆焊成型工藝、組織及性能研究15-18
• 1.3 2219 鋁合金的研究與應用狀況18-19
• 1.3.1 2219 鋁合金的特點及應用18
• 1.3.2 不同焊接方法下2219鋁合金的力學性能18-19
• 1.4 本課題主要研究內容19-20
• 第2章 試驗系統(tǒng)的搭建和分析方法20-24
• 2.1 試驗材料20-21
• 2.2 試驗系統(tǒng)的搭建21-22
• 2.2.1 焊接電源及平臺21
• 2.2.2 基板預熱及層間溫度控制系統(tǒng)21-22
• 2.3 材料分析測試方法22-24
• 2.3.1 宏觀形貌及顯觀組織觀察22
• 2.3.2 拉伸性能試驗22
• 2.3.3 硬度測量22-23
• 2.3.4 掃描電鏡及能譜分析23
• 2.3.5 XRD物相分析23-24
• 第3章 薄壁鋁合金堆焊成型尺寸建模及工藝研究24-37
• 3.1 基板厚度對堆焊試樣成型尺寸的影響規(guī)律24-26
• 3.1.1 試驗方案24
• 3.1.2 試驗結果及分析24-26
• 3.2 堆焊試樣穩(wěn)定區(qū)成型尺寸預測模型的建立與驗證26-32
• 3.2.1 模型樣本的設計26-28
• 3.2.2 模型的建立28-31
• 3.2.3 模型預測精確度的驗證31-32
• 3.2.4 試樣成型尺寸影響因素分析32
• 3.3 熔寬變化區(qū)成型尺寸穩(wěn)定調控方案32-36
• 3.3.1 熔寬調控方案33
• 3.3.2 熔寬調控結果33-34
• 3.3.3 調控結果分析34-36
• 3.4 本章小結36-37
• 第4章 薄壁鋁合金堆焊試樣成型、組織及性能分析37-59
• 4.1 薄壁鋁合金堆焊試樣組織特征37-43
• 4.1.1 組織特征37-39
• 4.1.2 析出相39-40
• 4.1.3 組織生長機理40-42
• 4.1.4 相析出機理42-43
• 4.2 不同參數(shù)組合對薄壁試樣成型及組織影響43-47
• 4.2.1 同尺寸、不同參數(shù)組合下堆焊試樣的設計方案43-44
• 4.2.2 不同參數(shù)組合對堆焊試樣外觀成型的影響44-45
• 4.2.3 不同參數(shù)組合對堆焊試樣組織的影響45-47
• 4.3 不同參數(shù)組合對試樣力學性能影響47-53
• 4.3.1 拉伸測試47-51
• 4.3.2 斷口分析51-53
• 4.3.3 硬度測試53
• 4.4 堆焊試樣中典型的氣孔缺陷分析53-57
• 4.4.1 氣孔分布特征54
• 4.4.2 氣孔種類及形貌特征54-55
• 4.4.3 氣孔形成機理55-56
• 4.4.4 氣孔控制措施56-57
• 4.5 本章小結57-59
• 第5章 厚壁鋁合金堆焊成型工藝、組織及性能研究59-71
• 5.1 單層多道堆焊試樣最優(yōu)道間距的研究59-62
• 5.1.1 最優(yōu)焊道間距的傳統(tǒng)算法59-60
• 5.1.2 最優(yōu)焊道間距的改進模型60-61
• 5.1.3 改進模型的檢驗61-62
• 5.2 厚壁堆焊試樣成型路徑的設計62-63
• 5.3 不同成型路徑下厚壁堆焊試樣成型及組織對比63-66
• 5.3.1 不同成型路徑下厚壁試樣堆焊試驗63-64
• 5.3.2 不同成型路徑下厚壁堆焊試樣宏觀組織形貌64
• 5.3.3 不同成型路徑下厚壁堆焊試樣微觀組織特征64-66
• 5.4 不同成型路徑下厚壁堆焊試樣力學性能對比66-69
• 5.4.1 拉伸測試66-68
• 5.4.2 斷口分析68-69
• 5.5 本章小結69-71
• 結論71-73
• 參考文獻73-78
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文78-80
• 致謝80

【參考文獻】

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本文編號：380052