發(fā)布時間：2023-10-20 20:04

　　汽車輕量化成為21世紀汽車技術的前沿和熱點,車身上大量使用輕質材料已成為汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢,而雙相鋼與鋁合金作為良好的輕量化材料已得到廣泛利用。對于雙相鋼、鋁合金的連接而言,由于兩者之間物理、化學性能差異明顯,易生成脆性Fe-Al化合物,因此難以獲得優(yōu)質的鋼/鋁接頭。為探索一種新的鋼/鋁連接方法,本文選取汽車車身用DP590雙相鋼與6016鋁合金作為研究對象,基于第一性原理計算,研究粉末原子在Fe-Al化合物晶胞中的置換可能性與占位規(guī)律,選擇并設計粉末元素,進行鋼上/鋁下搭接、鋼/鋁層間添加中間層粉末的激光焊接試驗,利用金相顯微鏡、帶EDS與EBSD探頭的環(huán)境掃描電鏡和微機控制電子萬能試驗機等研究焊縫成形、焊縫相組成、晶粒大小、界面元素與分布及接頭抗剪性能,探索中間層粉末對雙相鋼/鋁合金激光搭接焊時的作用及改善焊接接頭性能的機理。研究結果期望為車用雙相鋼/鋁合金的優(yōu)質焊接提供新的研究思路,并為推進汽車輕量化提供重要理論依據(jù)和實驗基礎。通過粉末原子分別替代FeAl化合物中的Fe原子或Al原子,計算Fe₈Al₈超胞的形成熱、彈性常數(shù)、電子結構,發(fā)...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋼/鋁異種金屬的焊接的難點
    1.3 激光焊接技術
        1.3.1 激光焊接原理
        1.3.2 激光焊接的技術特點
    1.4 鋼/鋁激光焊接研究的進展
    1.5 鋼/鋁合金焊接添加中間層元素的研究
    1.6 本論文的研究內容
第2章 鋼/鋁激光搭接焊方案、設備及軟件介紹
    2.1 試驗材料
    2.2 試驗設備系統(tǒng)
        2.2.1 激光器介紹
        2.2.2 焊接設備
        2.2.3 光譜儀
    2.3 試驗方案
        2.3.1 焊接試驗
        2.3.2 光譜試驗
    2.4 檢測方法
        2.4.1 接頭力學性能檢測
        2.4.2 焊接接頭顯微檢測
    2.5 計算方法與分析軟件
        2.5.1 第一性原理計算
        2.5.2 JMatpro金屬相圖計算軟件
        2.5.3 MSC.MARC-visualfortran二次開發(fā)軟件
    2.6 本章小結
第3章 鋼/鋁異種焊接中間層元素設計
    3.1 引言
    3.2 Fe-Al金屬間化合物的晶胞結構
    3.3 計算方法和計算模型
        3.3.1 計算晶體結構與模型
        3.3.2 形成熱的計算
        3.3.3 彈性常數(shù)
        3.3.4 電子結構分析
    3.4 添加中間層元素焊接工藝的可行性
    3.5 鋼鋁異種焊接中間層元素及形態(tài)的確定
    3.6 本章小結
第4章 鋼/鋁異種激光焊接實驗結果及接頭分析
    4.1 引言
    4.2 工藝參數(shù)優(yōu)化
        4.2.1 激光功率對焊縫成型性的影響
        4.2.2 離焦量對焊縫成型性的影響
        4.2.3 激光速率對焊縫成型性的影響
    4.3 添加粉Ti對金屬蒸氣/等離子光譜的影響
    4.4 鋼鋁激光焊接接頭微觀組織
        4.4.1 焊接接頭的SEM分析
        4.4.2 焊接接頭的能譜(EDS)分析
    4.5 焊接試樣力學性能、斷口形貌及XRD分析
        4.5.1 試樣力學性能
        4.5.2 斷口形貌分析
        4.5.3 焊接界面XRD分析
    4.6 接頭界面處EBSD分析
    4.7 接頭物相延脆性計算與分析
        4.7.1 計算模型
        4.7.2 延脆性計算
    4.8 本章總結
第5章 中間層對鋼鋁焊接溫度場的影響
    5.1 引言
    5.2 溫度場模擬理論基礎
        5.2.1 焊接傳熱原理
        5.2.2 溫度場的控制方程
        5.2.3 初始條件與邊界條件
    5.3 鋼/鋁激光焊接溫度場數(shù)值模擬過程
        5.3.1 激光焊數(shù)值模擬的基本假設
        5.3.2 有限元幾何模型的建立及網(wǎng)格劃分
        5.3.3 熱源模型的選取
        5.3.4 材料熱物理性能參數(shù)
        5.3.5 初始條件及邊界條件設定
    5.4 焊溫度場模擬結果與分析
        5.4.1 溫度場模擬結果驗證
        5.4.2 焊接溫度場的分布特點
        5.4.3 焊接熱循環(huán)曲線
    5.5 本章小結
總結與展望
參考文獻
致謝
附錄 A攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文



本文編號：3855450