本文關(guān)鍵詞：2024-T3鋁合金攪拌摩擦焊接頭冷噴涂腐蝕防護(hù)研究

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【摘要】：攪拌摩擦焊接(FSW)是1991年由英國(guó)焊接研究所提出的一種先進(jìn)固相焊接技術(shù),能夠有效地避免熔焊過(guò)程中產(chǎn)生的諸多凝固缺陷,被廣泛地應(yīng)用于航空航天、船舶制造等工業(yè)領(lǐng)域的鋁合金結(jié)構(gòu)件焊接。然而由于高強(qiáng)鋁合金FSW接頭的耐蝕性很差,極大地限制了攪拌摩擦焊在上述領(lǐng)域的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。目前關(guān)于高強(qiáng)鋁合金FSW接頭腐蝕性能的研究主要集中于焊縫橫截面腐蝕機(jī)理的研究。對(duì)FSW接頭腐蝕控制方法的研究也在近幾年開(kāi)始受到關(guān)注,但在焊接過(guò)程中采用的低溫冷卻法、快速冷卻法或焊后的熱處理甚至激光表面處理和微弧氧化等方法均不盡完善。冷噴涂作為一種新型固相噴涂技術(shù),在腐蝕防護(hù)方面具有較大的應(yīng)用潛力,但將冷噴涂應(yīng)用于FSW接頭腐蝕防護(hù)的研究鮮有報(bào)道。因此,本文以2024-T3鋁合金為研究對(duì)象,對(duì)2024-T3鋁合金FSW接頭表面的腐蝕特征開(kāi)展了研究,使用冷噴涂技術(shù)在其表面制備了純Al與6061鋁合金涂層,并探究了冷噴涂涂層對(duì)FSW接頭力學(xué)性能的影響。對(duì)FSW接頭表面腐蝕特征的研究表明,FSW接頭不同組織區(qū)域的腐蝕特征明顯不同。母材和熱影響區(qū)由于受到包鋁層的保護(hù)耐蝕性較好,但熱影響區(qū)的耐蝕性稍弱于母材。焊核區(qū)由于第二相粒子發(fā)生溶解,使得基體電極電位降低,耐蝕性略高于熱力影響區(qū)。但焊核區(qū)易發(fā)生均勻腐蝕,而熱力影響區(qū)易發(fā)生剝落腐蝕。選用適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)可以在FSW接頭表面制備成形質(zhì)量良好的冷噴涂涂層。當(dāng)噴涂溫度為350℃,噴涂距離為30mm,噴涂氣體壓力為2.8MPa時(shí),獲得的純鋁涂層及6061鋁合金涂層的截面中均無(wú)明顯的裂紋或孔隙缺陷,可以有效地將基體與外界腐蝕介質(zhì)隔開(kāi),起到良好的防腐蝕作用。在3.5%NaCl溶液中,純Al涂層和6061鋁合金涂層的平均開(kāi)路電位分別為-580.35m V和-636.25mV。在40℃的3.5%NaCl溶液中,冷噴涂純Al涂層以及6061鋁合金涂層可為FSW接頭提供持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間的有效防護(hù)。經(jīng)冷噴涂處理后的FSW接頭的力學(xué)性能有一定的提升,其拉伸性能及疲勞性能均高于焊態(tài)接頭。經(jīng)冷噴涂處理后,FSW接頭的抗拉強(qiáng)度從393.3MPa提高到了420.0MPa,其延伸率也從4.28%提高到了6.91%。當(dāng)疲勞循環(huán)次數(shù)為1×107時(shí),經(jīng)冷噴涂處理后的FSW接頭在50%存活率下的疲勞強(qiáng)度為138.3MPa,比焊態(tài)接頭高29.14%,在95%存活率下的為114.3MPa,比焊態(tài)接頭高30.92%。
【關(guān)鍵詞】：攪拌摩擦焊 2024-T3鋁合金 腐蝕防護(hù) 冷噴涂 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG453.9;TG174.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 論文的主要?jiǎng)?chuàng)新與貢獻(xiàn)6-9
• 第1章 緒論9-23
• 1.1 選題目的與意義9-10
• 1.2 攪拌摩擦焊簡(jiǎn)介10-14
• 1.3 高強(qiáng)鋁合金攪拌摩擦焊接頭腐蝕研究現(xiàn)狀14-19
• 1.3.1 腐蝕機(jī)理14-15
• 1.3.2 腐蝕防護(hù)方法15-19
• 1.4 冷噴涂研究現(xiàn)狀19-21
• 1.5 該研究領(lǐng)域存在的問(wèn)題21-22
• 1.6 本文的研究?jī)?nèi)容22-23
• 第2章 試驗(yàn)材料及方法23-29
• 2.1 試驗(yàn)材料23-24
• 2.2 試樣制備24-26
• 2.2.1 攪拌摩擦焊試驗(yàn)24-25
• 2.2.2 冷噴涂涂層制備25-26
• 2.3 試驗(yàn)方法26-29
• 2.3.1 微觀組織分析26
• 2.3.2 力學(xué)性能測(cè)試26-28
• 2.3.3 腐蝕試驗(yàn)28-29
• 第3章 2024-T3鋁合金FSW接頭組織及腐蝕行為29-41
• 3.1 2024-T3鋁合金FSW接頭組織29-32
• 3.2 2024-T3鋁合金FSW接頭腐蝕行為32-39
• 3.2.1 腐蝕環(huán)境對(duì)接頭形貌的影響32-37
• 3.2.2 腐蝕環(huán)境對(duì)接頭力學(xué)性能的影響37-39
• 3.3 本章小結(jié)39-41
• 第4章 冷噴涂涂層微觀結(jié)構(gòu)及腐蝕行為41-51
• 4.1 冷噴涂Al涂層形貌及性能41-45
• 4.1.1 冷噴涂Al涂層的形貌41-43
• 4.1.2 冷噴涂Al涂層的孔隙率43
• 4.1.3 冷噴涂Al涂層的顯微硬度43-45
• 4.2 冷噴涂6061鋁合金涂層形貌及性能45-48
• 4.2.1 冷噴涂6061鋁合金涂層的形貌45-46
• 4.2.2 冷噴涂6061鋁合金涂層的孔隙率46-47
• 4.2.3 冷噴涂6061鋁合金涂層的顯微硬度47-48
• 4.3 冷噴涂涂層對(duì)接頭耐蝕性的影響48-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第5章 冷噴涂涂層對(duì)FSW接頭力學(xué)性能的影響51-61
• 5.1 冷噴涂涂層對(duì)接頭顯微組織的影響51-53
• 5.2 冷噴涂涂層對(duì)接頭拉伸性能的影響53-54
• 5.3 冷噴涂涂層對(duì)接頭疲勞性能的影響54-60
• 5.3.1 疲勞試驗(yàn)結(jié)果分析54-58
• 5.3.2 疲勞斷口分析58-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文69-71
• 致謝71-72

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