本文關(guān)鍵詞：鋁合金攪拌摩擦裂紋修復(fù)工藝與機(jī)理研究

  更多相關(guān)文章： 攪拌摩擦 裂紋修復(fù) 愈合機(jī)理 物理模型 再結(jié)晶

【摘要】：由裂紋引起的機(jī)械零部件及金屬結(jié)構(gòu)件的斷裂,是工程中最危險(xiǎn)、最常見(jiàn)的失效模式。與現(xiàn)有方法相比,攪拌摩擦裂紋修復(fù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),但裂紋愈合機(jī)理尚不明確。本文針對(duì)2A12鋁合金表面裂紋實(shí)施攪拌摩擦修復(fù),通過(guò)試驗(yàn)觀測(cè)和理論分析相結(jié)合的方法得出了攪拌摩擦裂紋修復(fù)裂紋的工藝區(qū)間,建立了攪拌摩擦裂紋修復(fù)的物理模型并分析了修復(fù)機(jī)理。首先,通過(guò)修復(fù)工藝試驗(yàn)確立合理的工藝區(qū)間。對(duì)修復(fù)后試件按國(guó)標(biāo)制成拉伸、疲勞試樣進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試；利用OM(光學(xué)顯微鏡)、SEM(掃面電鏡)和顯微硬度計(jì)對(duì)修復(fù)區(qū)進(jìn)行組織形態(tài)、斷口分析和硬度測(cè)試,觀測(cè)各區(qū)晶粒形態(tài)及尺寸,測(cè)得修復(fù)區(qū)表面及橫截面不同位置的硬度分布。結(jié)果表明：試樣在v=70-110mm/min、ω=700-1100rpm較寬的修復(fù)工藝區(qū)間下都能獲得良好的力學(xué)性能。表面和截面的微觀硬度分布基本曲線呈現(xiàn)“W”形,修復(fù)過(guò)程中上部獲得更高的循環(huán)熱使析出相固溶強(qiáng)化,且塑性變形過(guò)程中析出相附近位錯(cuò)密度驟減,易形成大角度晶而提高力學(xué)性能,所以修復(fù)核心區(qū)中心上部硬度高于下部。其次,通過(guò)TEM(透射電鏡)和EBSD(電子衍射背散射技術(shù)),對(duì)修復(fù)區(qū)析出相分布、位錯(cuò)變化和修復(fù)區(qū)組織演化規(guī)律進(jìn)行分析。結(jié)果表明：HCZ發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,晶粒尺寸細(xì)小,部分達(dá)到納米級(jí),晶粒周?chē)鷱浬⒎植技?xì)小的強(qiáng)化相,內(nèi)部存在一定的位錯(cuò)線,一定程度的提高了修復(fù)區(qū)強(qiáng)度；母材和熱影響區(qū)的晶粒尺寸比較大,在晶粒內(nèi)部和晶界都有大量的棒狀和橢球形顆粒析出相。影響區(qū)中的細(xì)小強(qiáng)化相發(fā)生了叢聚,且含有高密度的位錯(cuò)和空位等缺陷,大大降低了修復(fù)區(qū)強(qiáng)度,成為修復(fù)區(qū)最薄弱的區(qū)域。最后,通過(guò)微觀組織演化規(guī)律、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和金屬材料塑性流動(dòng)的仿真分析建立了攪拌摩擦裂紋修復(fù)的物理模型,初步提出了攪拌摩擦裂紋修復(fù)的物理機(jī)制與機(jī)理,即通過(guò)攪拌頭頂鍛和摩擦作用使待修復(fù)區(qū)塑性材料流向裂紋中心。由于機(jī)械攪拌的作用使待修復(fù)材料經(jīng)歷破碎、變形、長(zhǎng)大、再結(jié)晶的循環(huán)過(guò)程,使得原裂紋表面的金屬原子達(dá)到了相互作用的范圍內(nèi),金屬鍵得到了修復(fù),從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)裂紋的填補(bǔ)修復(fù),驅(qū)動(dòng)力為熱循環(huán)作用下的機(jī)械攪拌。
【關(guān)鍵詞】：攪拌摩擦 裂紋修復(fù) 愈合機(jī)理 物理模型 再結(jié)晶
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TH17;TG146.21
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 課題研究背景及意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外裂紋修復(fù)研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 非金屬裂紋修復(fù)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 金屬裂紋修復(fù)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 裂紋修復(fù)機(jī)理研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.1 非金屬裂紋修復(fù)機(jī)理研究16-17
• 1.3.2 金屬裂紋修復(fù)機(jī)理研究17-18
• 1.3.3 金屬材料裂紋的修復(fù)方式18-20
• 1.4 FSW簡(jiǎn)介20-22
• 1.4.1 FSW技術(shù)原理20
• 1.4.2 FSW技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)20-21
• 1.4.3 FSW技術(shù)應(yīng)用21-22
• 1.5 本科題的研究?jī)?nèi)容22-24
• 1.5.1 研究?jī)?nèi)容22-23
• 1.5.2 技術(shù)路線圖23-24
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料與方法24-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)流程24-25
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法25-32
• 2.3.1 試樣的制備25
• 2.3.2 攪拌摩擦修復(fù)試驗(yàn)25-26
• 2.3.3 形態(tài)學(xué)觀測(cè)26-31
• 2.3.4 力學(xué)性能測(cè)試31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第3章 鋁合金修復(fù)裂紋工藝實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析33-64
• 3.1 裂紋修復(fù)工藝研究33-37
• 3.1.1 修復(fù)工藝試驗(yàn)33-37
• 3.2 微觀組織分析37-38
• 3.3 硬度分析38-42
• 3.3.1 修復(fù)區(qū)硬度分布特征38-40
• 3.3.2 母材區(qū)硬度分析40
• 3.3.3 影響區(qū)硬度分析40-41
• 3.3.4 修復(fù)核心區(qū)硬度分析41-42
• 3.4 溫度場(chǎng)分析42-51
• 3.4.1 溫度場(chǎng)測(cè)量與分析43-45
• 3.4.2 溫度場(chǎng)模擬分析45-51
• 3.5 流場(chǎng)分析51-58
• 3.5.1 流場(chǎng)觀測(cè)與分析51-53
• 3.5.2 流場(chǎng)模擬分析53-58
• 3.6 修復(fù)性能分析58-62
• 3.6.1 工藝參數(shù)對(duì)強(qiáng)度影響58-60
• 3.6.2 力學(xué)性能60
• 3.6.3 拉伸斷口60-62
• 3.7 本章小結(jié)62-64
• 第4章 鋁合金裂紋修復(fù)物理機(jī)制和機(jī)理分析64-78
• 4.1 攪拌摩擦修復(fù)物理模型的建立64-67
• 4.1.1 修復(fù)區(qū)微觀組織演變64-66
• 4.1.2 熱塑性材料對(duì)裂紋的填補(bǔ)修復(fù)66
• 4.1.3 攪拌摩擦裂紋修復(fù)的物理模型66-67
• 4.2 攪拌摩擦修復(fù)物理機(jī)理分析67-76
• 4.2.1 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過(guò)程分析67-68
• 4.2.2 金屬塑性流動(dòng)分析68-69
• 4.2.3 修復(fù)區(qū)析出相分析69-71
• 4.2.4 修復(fù)區(qū)位錯(cuò)分析71-72
• 4.2.5 選區(qū)瞬態(tài)EBSD分析72-76
• 4.3 本章小結(jié)76-78
• 結(jié)論78-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 致謝86-87
• 攻讀碩士期間發(fā)表(含錄用)的學(xué)術(shù)論文87-88

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本文編號(hào)：610137