本文關(guān)鍵詞：鋁—鋼過渡接頭界面性能及其攪拌摩擦焊工藝研究

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【摘要】：根據(jù)鋁-鋼過渡接頭與船體結(jié)構(gòu)的連接型式特點,本研究采用攪拌摩擦焊焊接過渡接頭與船艦結(jié)構(gòu)件鋁板,選用目前船艦應(yīng)用最廣泛的鋁-鈦-鋼過渡接頭作為研究對象。探究攪拌摩擦焊焊接過程中過渡接頭界面溫度場的特點,并對比不同焊接方法對過渡接頭界面性能的影響;同時分析了過渡接頭界面及攪拌摩擦焊焊縫的性能與組織特點。過渡接頭界面溫度場測試結(jié)果顯示,攪拌摩擦焊過程中,鋁-鈦-鋼過渡接頭界面峰值溫度未超過臨界溫度值,鋁-鈦界面最高溫度300℃左右;傳統(tǒng)TIG/MIG焊焊接過渡接頭時,TIG焊時界面峰值溫度遠高于MIG焊,試驗中TIG焊時界面峰值溫度已經(jīng)接近甚至超過其臨界溫度值。復(fù)合板力學(xué)性能測試結(jié)果表明,爆炸態(tài)鋁-鈦-鋼復(fù)合板的鋁-鈦界面剪切強度為104MPa,鈦-鋼界面剪切強度為258MPa,拉脫強度為203 MPa;鋁-鈦-鋼過渡接頭經(jīng)TIG/MIG焊焊接后,界面力學(xué)性能損失嚴重,當TIG焊焊接電流超過110A時,接頭已經(jīng)失效;經(jīng)攪拌摩擦焊焊后,接頭力學(xué)性能仍能滿足船用標準;界面結(jié)合區(qū)顯微硬度測試結(jié)果表明,復(fù)合板結(jié)合界面處的顯微硬度值最高,隨著距離結(jié)合界面距離增大,界面兩側(cè)母材顯微硬度值逐漸降低;經(jīng)攪拌摩擦焊焊后,過渡接頭鋁側(cè)金屬顯微硬度下降了19HV,其他位置硬度值變化不大。過渡接頭界面金相組織觀察結(jié)果顯示,兩界面均呈波狀結(jié)合,并出現(xiàn)明顯的漩渦特征,焊接后漩渦區(qū)出現(xiàn)大塊黑色孔洞,EDS分析發(fā)現(xiàn)孔洞內(nèi)出現(xiàn)C、O、Si等雜質(zhì)元素;在結(jié)合區(qū)發(fā)現(xiàn)熔化層和熔化塊的存在,熔化區(qū)內(nèi)出現(xiàn)鑄造缺陷;界面鋼側(cè)區(qū)域發(fā)現(xiàn)“絕熱剪切帶”的存在,“絕熱剪切帶”可能會發(fā)展成裂紋;界面處線掃描結(jié)果表明,兩結(jié)合界面處的元素均產(chǎn)生短距離的互擴散,鋁-鈦界面擴散層厚度約為31.25μm,鈦-鋼界面擴散層厚度約為126.98μm。攪拌摩擦焊焊接接頭力學(xué)性能測試發(fā)現(xiàn),接頭顯微硬度最低值出現(xiàn)在過渡接頭鋁側(cè)熱影響區(qū),僅為35HV左右;拉伸試驗中,斷裂位置均在過渡接頭鋁側(cè)熱影響區(qū)處,斷口分布著較多韌窩,為韌性斷裂;過渡接頭鋁側(cè)熱影響區(qū)SEM/EDS分析可知,該處錳元素發(fā)生聚集并伴隨著第二相長大,大量脆性相的出現(xiàn)降低了接頭性能。
【關(guān)鍵詞】：過渡接頭 焊接溫度場 結(jié)合區(qū)特征 結(jié)合強度 攪拌摩擦焊
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG453.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 課題選題背景13
• 1.2 爆炸焊接概述13-14
• 1.3 鋁-鋼爆炸復(fù)合過渡接頭結(jié)構(gòu)性能特點簡介14-15
• 1.3.1 鋁-鋼過渡接頭結(jié)構(gòu)特征14
• 1.3.2 鋁-鋼過渡接頭的力學(xué)性能14
• 1.3.3 復(fù)合界面的臨界溫度14-15
• 1.4 鋁-鋼爆炸復(fù)合過渡接頭的研究進展15-17
• 1.4.1 鋁-鋼爆炸復(fù)合過渡接頭在船舶行業(yè)的應(yīng)用15
• 1.4.2 爆炸復(fù)合板研究進展15-17
• 1.5 攪拌摩擦焊概述17-20
• 1.5.1 攪拌摩擦焊及其特點17-18
• 1.5.2 攪拌摩擦焊的應(yīng)用18-19
• 1.5.3 LF21鋁合金攪拌摩擦焊研究現(xiàn)狀19-20
• 1.6 本課題主要研究內(nèi)容20-21
• 第二章 試驗材料與試驗方法21-30
• 2.1 試驗材料21-22
• 2.2 過渡接頭與船體結(jié)構(gòu)件角接接頭型式選擇及預(yù)打測溫孔22-24
• 2.3 TIG/MIG和FSW焊接試驗24-26
• 2.3.1 TIG /MIG焊接試驗24-25
• 2.3.2 FSW焊接試驗25-26
• 2.4 焊接溫度場測溫系統(tǒng)的建立26-27
• 2.4.1 測溫系統(tǒng)所用設(shè)備及材料26-27
• 2.4.2 測溫系統(tǒng)的建立27
• 2.5 分析測試方法及設(shè)備27-30
• 2.5.1 金相試樣制備腐蝕及觀察27
• 2.5.2 顯微硬度測試27-28
• 2.5.3 拉伸、拉伸剪切及拉脫試驗28
• 2.5.4 斷口形貌分析試驗28-29
• 2.5.5 SEM/EDS試驗29-30
• 第三章 鋁-鈦-鋼過渡接頭焊接溫度場結(jié)果與分析30-45
• 3.1 過渡接頭復(fù)合界面溫度場測定的意義30
• 3.2 鋁-鈦-鋼過渡接頭TIG /MIG焊接溫度場結(jié)果與分析30-35
• 3.2.1 TIG /MIG焊接焊接溫度場數(shù)據(jù)處理30-33
• 3.2.2 焊接方法及焊接工藝參數(shù)對復(fù)合界面峰值溫度的影響33-35
• 3.3 鋁-鈦-鋼過渡接頭攪拌摩擦焊焊接溫度場結(jié)果與分析35-44
• 3.3.1 攪拌摩擦焊焊接溫度場結(jié)果與分析35-42
• 3.3.2 攪拌摩擦焊焊接工藝參數(shù)對復(fù)合界面峰值溫度的影響42-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 鋁-鈦-鋼過渡接頭界面性能及組織形貌分析45-65
• 4.1 鋁-鈦-鋼爆炸復(fù)合板結(jié)合性能檢測45-46
• 4.1.1 鋁-鈦-鋼爆炸復(fù)合板表面質(zhì)量檢測45
• 4.1.2 爆炸復(fù)合板超聲波探傷45-46
• 4.2 鋁-鈦-鋼爆炸復(fù)合板力學(xué)性能檢測46-50
• 4.2.1 爆炸態(tài)鋁-鈦-鋼復(fù)合板界面力學(xué)性能分析46-47
• 4.2.2 TIG/MIG焊后鋁-鈦-鋼過渡接頭界面力學(xué)性能分析47-48
• 4.2.3 攪拌摩擦焊焊后鋁-鈦-鋼過渡接頭界面力學(xué)性能分析48-50
• 4.3 鋁-鈦-鋼過渡接頭焊接結(jié)合區(qū)組織與性能分析50-63
• 4.3.1 鋁-鈦-鋼過渡接頭結(jié)合區(qū)顯微硬度分析50-54
• 4.3.2 鋁-鈦-鋼過渡接頭結(jié)合區(qū)特征分析54-63
• 4.4 本章總結(jié)63-65
• 第五章 過渡接頭與鋁板攪拌摩擦焊接頭組織及性能研究65-75
• 5.1 攪拌摩擦焊焊縫力學(xué)性能分析65-70
• 5.1.1 攪拌摩擦焊焊縫顯微硬度分析65-67
• 5.1.2 攪拌摩擦焊焊接接頭拉伸強度分析67-70
• 5.2 攪拌摩擦焊焊接接頭組織分析70-74
• 5.2.1 攪拌摩擦焊焊接接頭宏觀組織分析70-71
• 5.2.2 攪拌摩擦焊焊接接頭顯微組織分析71
• 5.2.3 攪拌摩擦焊焊后過渡接頭鋁側(cè)SEM/EDS分析71-74
• 5.3 本章總結(jié)74-75
• 結(jié)論75-76
• 參考文獻76-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79-80
• 致謝80

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 吳暉;李敬勇;劉扣森;;鋁/鋼復(fù)合過渡接頭焊接溫度場及性能試驗研究[J];船舶工程;2013年05期

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本文編號：855831