本文關(guān)鍵詞：汽車用鎂合金新型焊接技術(shù)研究

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【摘要】：汽車輕量化是實現(xiàn)汽車節(jié)能減排的重要措施,對汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。鎂合金是汽車輕量化進(jìn)程中極具競爭力的材料。然而由于鎂合金化學(xué)性質(zhì)活潑,導(dǎo)熱性非常強(qiáng),用普通的電弧焊或電阻點焊等方法焊接鎂合金很難得到高質(zhì)量的焊接接頭。攪拌摩擦焊接作為一種高效的固相焊接方法,已經(jīng)被證明能夠用以焊接鎂合金并得到高質(zhì)量的焊接接頭。焊接過程中,在不均勻溫度場的作用下,焊接接頭的組織及力學(xué)性能相對于母材都會發(fā)生改變,并且不可避免的產(chǎn)生殘余應(yīng)力。因此,開展對鎂合金攪拌摩擦焊接接頭的組織、力學(xué)性能和殘余應(yīng)力的研究十分必要。作為基礎(chǔ)研究,本課題以ABAQUS有限元軟件為平臺,開發(fā)了用于模擬鎂合金攪拌摩擦焊接過程的熱-彈-塑性計算方法。利用開發(fā)的計算方法,對8mm厚AZ31鎂合金平板對接接頭的溫度場和殘余應(yīng)力分布進(jìn)行數(shù)值模擬,并通過實驗方法驗證了開發(fā)的計算方法的有效性。同時,本課題還對AZ31鎂合金攪拌摩擦焊接接頭進(jìn)行了拉伸、沖擊、硬度等常規(guī)力學(xué)性能測試和金相組織分析,并應(yīng)用掃描電鏡對拉伸斷口形貌進(jìn)行了觀察。此外,本課題還研究了中等厚度鋁/鎂異種材料攪拌摩擦焊接的可行性。研究結(jié)果表明:(1)焊接接頭試件上表面和中心面的縱向殘余應(yīng)力呈 M‖型雙峰分布,下表面的縱向殘余應(yīng)力為單峰分布;試件的橫向殘余應(yīng)力在上表面呈 W‖型雙峰分布,下表面呈單峰分布,中心面處的橫向殘余應(yīng)力在整個焊縫及其附近都相對較穩(wěn)定且數(shù)值較小。(2)焊核區(qū)的原始組織發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶,其晶粒尺寸較母材小且更加均勻,熱影響區(qū)的晶粒因受到熱作用而長大;隨著熱輸入的增大,焊核區(qū)的平均晶粒尺寸也相應(yīng)增大。(3)所有焊接接頭的抗拉強(qiáng)度和沖擊吸收功值相對于母材均有一定程度的降低;當(dāng)攪拌頭轉(zhuǎn)速為1600r/min,焊接速度為240mm/min時,焊接接頭的力學(xué)性能最佳,其抗拉強(qiáng)度能夠達(dá)到母材的90.2%,沖擊吸收功值能夠達(dá)到母材的93.8%;試樣絕大部分的斷裂都發(fā)生在前進(jìn)側(cè)的焊核區(qū)與熱機(jī)械影響區(qū)之間,焊接接頭的拉伸斷裂過程屬于韌性斷裂和脆性斷裂的混合型斷裂。(4)攪拌摩擦焊接技術(shù)可以實現(xiàn)8mm厚鋁/鎂合金異種材料的連接,但是焊接工藝參數(shù)范圍非常狹窄,且焊接接頭的力學(xué)性能差,最大抗拉強(qiáng)度只有81Mpa。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U465.2

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本文編號：1298295