發(fā)布時(shí)間：2017-10-05 05:18

  本文關(guān)鍵詞：材料性能對(duì)鋁合金攪拌摩擦焊焊縫成形及接頭力學(xué)性能的影響

  更多相關(guān)文章： 材料力學(xué)性能 攪拌摩擦焊 流動(dòng)行為 焊核尺寸 接頭力學(xué)性能

【摘要】：采用圓柱形帶有左螺紋的攪拌頭,對(duì)4mm厚的1060-Y2、6061-T4、5052-H32、2024-T351進(jìn)行同種及異種鋁合金進(jìn)行攪拌摩擦焊對(duì)接試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)同種鋁合金的焊接,研究母材力學(xué)性能對(duì)FSW最佳工藝參數(shù)、焊縫金屬塑性流動(dòng)、接頭力學(xué)性能的影響;分析材料力學(xué)性能對(duì)焊縫成形和接頭性能的影響規(guī)律,為攪拌摩擦焊工藝參數(shù)的優(yōu)化和接頭力學(xué)性能的預(yù)測(cè)等提供理論依據(jù)。研究結(jié)果表明:攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度和焊接速度在一定程度上決定著攪拌摩擦焊焊縫成形質(zhì)量;低中等強(qiáng)度和硬度的鋁合金進(jìn)行攪拌摩擦焊接時(shí),在較寬的工藝參數(shù)范圍內(nèi)均可獲得外觀良好、內(nèi)部組織無(wú)缺陷的的焊縫;且接頭力學(xué)性能良好。高強(qiáng)度硬度的鋁合金則只能在較窄的工藝參數(shù)范圍內(nèi)良好成形。在合理的工藝參數(shù)范圍內(nèi),隨著旋轉(zhuǎn)速度或焊接速度的增加,接頭的抗拉強(qiáng)度均呈先增大后減小的趨勢(shì)。建立的數(shù)學(xué)模型可有效地預(yù)測(cè)最佳焊接工藝參數(shù)和接頭力學(xué)性能。同種材料進(jìn)行FSW對(duì)接時(shí),隨著旋轉(zhuǎn)速度或焊接速度的增大,焊核的寬度和高度均呈先增大后減小的趨勢(shì);且在最佳工藝參數(shù)下,焊核有效面積最大,與此同時(shí)接頭強(qiáng)度相對(duì)較高。隨著被焊材料的抗拉強(qiáng)度和硬度值的升高,焊縫橫截面焊核前進(jìn)邊高度Ha、返回邊高度Hr以及寬度W越大;同時(shí)厚度方向上的擠壓效應(yīng)隨著母材力學(xué)性能的增大而增強(qiáng)。異種材料FSW焊縫橫截面焊核區(qū)以及紊亂區(qū)主要是以前進(jìn)邊較硬的材料為主。在較佳的工藝參數(shù)下進(jìn)行鋁合金FSW,接頭斷裂位置均在前進(jìn)邊熱影響區(qū);當(dāng)有包鋁層存在于鋁合金表面時(shí)接頭斷裂主要發(fā)生在包鋁層伸入的焊核和熱機(jī)影響區(qū)交界處。組織不均勻和二次相團(tuán)聚是接頭處產(chǎn)生薄弱點(diǎn)的主要原因,試樣斷裂形式主要為韌性斷裂。接頭與母材的力學(xué)性能存在一定的線性關(guān)系,且接頭的強(qiáng)度和硬度均超過(guò)母材的80%;細(xì)晶強(qiáng)化是提高焊接頭力學(xué)性能的主要原因。母材的強(qiáng)度和硬度越高,攪拌摩擦焊后接頭性能損失越嚴(yán)重。通過(guò)三種其他力學(xué)性能的鋁合金攪拌摩擦焊對(duì)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了驗(yàn)證,得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)模型的結(jié)果相差甚小,預(yù)測(cè)接頭強(qiáng)度可控制在2%以內(nèi)。這對(duì)于保證焊接構(gòu)件的安全使用起到了至關(guān)重要的作用。為攪拌摩擦焊技術(shù)在航空航天構(gòu)件中的應(yīng)用提供一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：材料力學(xué)性能 攪拌摩擦焊 流動(dòng)行為 焊核尺寸 接頭力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG453.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題研究的目的及意義9-10
• 1.2 攪拌摩擦焊原理及應(yīng)用10
• 1.3 攪拌摩擦焊的研究現(xiàn)狀10-16
• 1.3.1 攪拌摩擦焊工藝參數(shù)的研究11-12
• 1.3.2 金屬塑性流動(dòng)行為的研究12-15
• 1.3.3 攪拌摩擦接頭力學(xué)性能的研究15-16
• 1.4 研究?jī)?nèi)容16-17
• 第2章 試驗(yàn)條件和方法17-23
• 2.1 試驗(yàn)材料及設(shè)備17-18
• 2.2 試驗(yàn)方法18-23
• 2.2.1 工藝試驗(yàn)18-20
• 2.2.2 金相試樣制備20
• 2.2.3 二次相分布的觀察20
• 2.2.4 焊核尺寸測(cè)試方法20-21
• 2.2.5 焊核硬度測(cè)試方法21
• 2.2.6 接頭拉伸強(qiáng)度測(cè)試21-23
• 第3章 材料力學(xué)性能對(duì)FSW焊縫成形的影響23-44
• 3.1 工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響23-29
• 3.1.1 攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度對(duì)焊縫成形的影響23-26
• 3.1.2 焊接速度對(duì)焊縫成形的影響26-29
• 3.2 焊接速度、旋轉(zhuǎn)速度對(duì)接頭力學(xué)性能的影響29-39
• 3.2.1 攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度對(duì)接頭強(qiáng)度的影響29-32
• 3.2.2 焊接速度對(duì)接頭強(qiáng)度的影響32-35
• 3.2.3 旋轉(zhuǎn)速度、焊接速度對(duì)接頭顯微硬度的影響35-38
• 3.2.4 分析討論38-39
• 3.3 母材性能與最佳工藝參數(shù)數(shù)學(xué)模型的建立39-42
• 3.3.1 母材抗拉強(qiáng)度與FSW工藝參數(shù)之間的關(guān)系39-40
• 3.3.2 母材硬度與FSW工藝參數(shù)之間的關(guān)系40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 第4章 材料力學(xué)性能對(duì)焊縫塑性金屬流動(dòng)規(guī)律的影響44-63
• 4.1 FSW 工藝參數(shù)對(duì)焊縫塑性金屬流動(dòng)規(guī)律的影響44-57
• 4.1.1 攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度對(duì)焊縫塑化金屬流動(dòng)行為的影響44-49
• 4.1.2 攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度對(duì)接頭強(qiáng)度的影響49-55
• 4.1.3 分析討論55-57
• 4.2 材料性能對(duì)焊縫截面形貌的影響57-61
• 4.3 材料性能對(duì)焊縫金屬塑性流動(dòng)影響規(guī)律的驗(yàn)證61-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 第5章 材料性能對(duì)接頭力學(xué)性能的影響63-80
• 5.1 鋁合金FSW接頭力學(xué)性能分析63-64
• 5.1.1 接頭抗拉強(qiáng)度和顯微硬度的分析63-64
• 5.2 鋁合金FSW接頭組織64-68
• 5.2.1 母材區(qū)微觀組織64-65
• 5.2.2 焊核區(qū)微觀組織65-67
• 5.2.3 熱機(jī)影響區(qū)微觀組織67
• 5.2.4 熱影響區(qū)微觀組織67-68
• 5.3 鋁合金攪拌摩擦焊接頭斷.分析68-75
• 5.3.1 斷.宏觀形貌68-70
• 5.3.2 斷.微觀形貌70-75
• 5.4 母材力學(xué)性能與接頭力學(xué)性能之間關(guān)系的建立75-78
• 5.4.1 母材與接頭抗拉強(qiáng)度之間的關(guān)系76
• 5.4.2 母材與接頭硬度之間的關(guān)系76-77
• 5.4.3 母材與接頭力學(xué)性能之間關(guān)系驗(yàn)證77-78
• 5.5 本章小結(jié)78-80
• 第6章 結(jié)論80-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文85-86
• 致謝86-87

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