構(gòu)件的輕量化設(shè)計(jì)是提高性能、節(jié)約能源、減少環(huán)境污染的有效途徑之一,聚合物基復(fù)合材料與鋁合金異質(zhì)結(jié)構(gòu)能夠滿足結(jié)構(gòu)性能和輕量化設(shè)計(jì)的雙重指標(biāo)。本文針對(duì)聚合物及聚合物基復(fù)合材料與鋁合金焊縫成形困難、界面熱膨脹系數(shù)差異大導(dǎo)致的失配和力學(xué)性能低等問(wèn)題,基于攪拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)技術(shù),兼顧冶金連接與機(jī)械連接雙重模式,開(kāi)展了CF/PEEK復(fù)合材料與2060-T8鋁合金焊接界面結(jié)合、強(qiáng)度提升及連接和損傷機(jī)制研究,對(duì)實(shí)現(xiàn)聚合物基復(fù)合材料與鋁合金異質(zhì)接頭的優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)連接具有重要的指導(dǎo)意義。針對(duì)異質(zhì)接頭宏觀機(jī)械連接效果,設(shè)計(jì)了三銑平面螺紋攪拌針,有效地促進(jìn)了焊接過(guò)程中熱塑性材料動(dòng)態(tài)流動(dòng),輔以焊接工藝參數(shù)優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了焊接過(guò)程熱輸入和材料塑性流變的調(diào)控,優(yōu)化了“鋁鉚”結(jié)構(gòu)尺寸與力學(xué)性能和界面形態(tài)。在較低的焊接速度下,獲得的“鋁鉚”結(jié)構(gòu)與攪拌針長(zhǎng)度比值達(dá)到0.8,有利于提高異質(zhì)接頭的界面咬合能力。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速率為800rpm且焊接速度為50mm/min時(shí),接頭最大拉剪強(qiáng)度為20MPa。為進(jìn)一步促進(jìn)異質(zhì)接頭焊縫成形,設(shè)計(jì)了主要包含外部靜止軸肩和內(nèi)部三銑平面螺紋攪拌針的焊具。其中,...

【文章頁(yè)數(shù)】：149 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
專業(yè)名詞縮寫(xiě)表
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的和意義
    1.2 聚合物與金屬常規(guī)焊接
    1.3 聚合物與金屬FSW研究動(dòng)態(tài)
        1.3.1 焊接性及可焊材料
        1.3.2 焊接工藝參數(shù)
        1.3.3 材料流動(dòng)行為
        1.3.4 接頭力學(xué)性能
        1.3.5 典型焊接缺陷及成因
    1.4 聚合物與鋁合金FSW強(qiáng)化技術(shù)
        1.4.1 焊具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        1.4.2 表面預(yù)處理
        1.4.3 焊接結(jié)構(gòu)形式
    1.5 聚合物與鋁合金FSW亟待解決問(wèn)題
    1.6 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 試驗(yàn)材料與設(shè)備
    2.1 試驗(yàn)材料
    2.2 試驗(yàn)設(shè)備
        2.2.1 焊接設(shè)備
        2.2.2 焊具及焊接參數(shù)
        2.2.3 鋁合金表面預(yù)處理
    2.3 分析測(cè)試方法
        2.3.1 表面形貌分析
        2.3.2 測(cè)試試樣制備
        2.3.3 組織分析測(cè)試
        2.3.4 力學(xué)性能測(cè)試
第3章 復(fù)合材料與鋁合金FSW焊具設(shè)計(jì)和效用性
    3.1 引言
    3.2 接頭成形與組織
        3.2.1 接頭成形與完整性
        3.2.2 宏觀形貌及特性
        3.2.3 異質(zhì)材料連接模式
    3.3 力學(xué)性能評(píng)價(jià)
        3.3.1 顯微硬度分布
        3.3.2 拉剪性能評(píng)價(jià)
    3.4 本章小結(jié)
第4章 復(fù)合材料與鋁合金FSW接頭成形和力學(xué)性能調(diào)控
    4.1 引言
    4.2 焊縫表面形貌與完整性
    4.3 顯微組織與界面特性
        4.3.1 顯微組織
        4.3.2 連接界面特性
        4.3.3 材料遷移行為
    4.4 接頭承載能力表征
        4.4.1 鋁鉚結(jié)構(gòu)硬度
        4.4.2 承載與斷裂評(píng)價(jià)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 預(yù)構(gòu)型對(duì)復(fù)合材料與鋁合金FSW接頭組織和性能的影響
    5.1 引言
    5.2 微弧氧化層表征
    5.3 鋁合金與聚合物連接模式
        5.3.1 單一界面
        5.3.2 非平直界面
        5.3.3 多模式復(fù)合界面
    5.4 鉚焊結(jié)構(gòu)特性與承載
        5.4.1 接頭組織與纖維分布
        5.4.2 納米壓痕性能
        5.4.3 結(jié)合界面承載與斷裂
    5.5 本章小結(jié)
第6章 復(fù)合材料與鋁合金FSW接頭連接和損傷機(jī)制
    6.1 引言
    6.2 多模式連接復(fù)合強(qiáng)化機(jī)制
        6.2.1 微觀機(jī)械連接
        6.2.2 宏觀機(jī)械連接
        6.2.3 冶金連接
    6.3 多模式強(qiáng)化接頭力學(xué)性能
        6.3.1 結(jié)合界面硬度及形貌
        6.3.2 異質(zhì)接頭承載評(píng)價(jià)
        6.3.3 拉剪斷裂機(jī)制
    6.4 鉚焊結(jié)構(gòu)性能提升
        6.4.1 填充鉚焊原理
        6.4.2 填充鉚焊接頭完整性
        6.4.3 填充鉚釘性能
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷



本文編號(hào)：3836445