近年來,汽車輕量化成為了傳統(tǒng)燃油車和新能源汽車節(jié)能減排的一項(xiàng)共性基礎(chǔ)技術(shù)。鋁合金拼焊成形技術(shù)具有材料和結(jié)構(gòu)雙重輕量化優(yōu)勢,很好地滿足了車身輕量化和碰撞安全性的要求。攪拌摩擦焊（Friction Stir Welding,FSW）能夠有效地連接鋁合金等輕質(zhì)材料,滿足鋁合金構(gòu)件的強(qiáng)度要求。但是鋁合金FSW接頭存在變形不均勻、熱處理后接頭組織不穩(wěn)定等問題,進(jìn)而影響構(gòu)件的成形性和使用性能。因此,有必要開展鋁合金FSW接頭的組織性能、熱處理工藝以及接頭變形規(guī)律的研究。通過試驗(yàn)研究了2024-O和2024-T6鋁合金FSW接頭組織和力學(xué)性能規(guī)律。得到2024-O鋁合金FSW接頭的成形性更好,焊縫部分的強(qiáng)度明顯大于母材,而且2024-O鋁合金可以通過固溶時(shí)效過程來提高強(qiáng)度。因此,選用2024-O鋁合金FSW接頭開展后續(xù)熱處理和成形性的研究。通過探索固溶前退火處理、縮短固溶保溫時(shí)間和降低固溶溫度的方法來抑制固溶過程中接頭發(fā)生晶粒異常長大（Abnormal Grain Growth,AGG）的問題。結(jié)果表明,降低固溶溫度能夠顯著抑制接頭AGG的發(fā)生。雖然降低固溶溫度后的T6處理接頭沒有發(fā)生AGG,但其力... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

拼焊結(jié)構(gòu)在白車身上的應(yīng)用[3]

國內(nèi)外大量研究結(jié)果表明：FSW 接頭在微觀組織上可以分為 4 個(gè)區(qū)中心向外，依次為焊核區(qū)、熱機(jī)影響區(qū)、熱影響區(qū)和母材區(qū)。其中焊受攪拌針的劇烈攪拌和焊接熱循環(huán)作用，母材原有晶粒發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)細(xì)小的等軸晶粒；而熱機(jī)影響區(qū)也受到了機(jī)械攪拌和熱循環(huán)的作用，與攪拌針的距離相對較遠(yuǎn)，受到的攪拌作用遠(yuǎn)小于焊核區(qū)，因此該區(qū)現(xiàn)出變形和彎曲的特點(diǎn)；熱影響區(qū)只受到熱循環(huán)作用，僅僅發(fā)生了一程，晶粒相對母材沒有太大變化[8-10]。在鋁合金 FSW 接頭力學(xué)性能國內(nèi)外學(xué)者主要針對接頭的強(qiáng)度、硬度和延伸率等參數(shù)開展研究�？倢τ阡X合金來說，F(xiàn)SW 接頭的力學(xué)性能比傳統(tǒng)熔焊接頭更加優(yōu)異，前強(qiáng)度可以達(dá)到母材 70%以上，有的甚至接近母材。然而，對于 FSW合金接頭，其力學(xué)性能與材料的熱處理狀態(tài)和焊接工藝參數(shù)（旋轉(zhuǎn)速速度和下壓量等）有很大的關(guān)系。焊接的工藝參數(shù)對材料的流動(dòng)和焊接熱輸入量有很大的影響，而在這數(shù)中，攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速度和焊接速度對力學(xué)性能的影響最大。哈爾濱劉會(huì)杰等人采用恒定的焊接速度 300mm/min，旋轉(zhuǎn)速度從 600-1000

隨著轉(zhuǎn)速的提高，回退側(cè)的熱機(jī)影響區(qū)不斷向焊核區(qū)轉(zhuǎn)移。在旋轉(zhuǎn)速度為 800r/min 時(shí)，接頭達(dá)到最大抗拉強(qiáng)度 440MPa，為母材的 83%，如圖 1-2所示[11]。韓國學(xué)者采用配備冷卻系統(tǒng)的攪拌摩擦焊裝置對 A6082 鋁合金進(jìn)行 FSW，研究焊接過程中外加冷卻系統(tǒng)對接頭組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，采用帶有冷卻系統(tǒng)的焊接方式會(huì)使焊縫區(qū)整體晶粒尺寸減小，提高了接頭的屈服強(qiáng)度。而且當(dāng)焊接的速度提高時(shí)，焊核區(qū)晶粒相應(yīng)減小，接頭的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度增大[12]。在攪拌摩擦焊過程中，接頭的各個(gè)區(qū)域經(jīng)歷了不同的熱循環(huán)，母材中沉淀相的尺寸、體積分?jǐn)?shù)和分布狀態(tài)發(fā)生了不同的變化，進(jìn)而影響接頭的力學(xué)性能。哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)者對 2219-O 和 2219-T6 鋁合金進(jìn)行 FSW，研究母材的熱處理狀態(tài)對攪拌摩擦焊接頭的影響。結(jié)果表明，材料的熱處理狀態(tài)對焊縫宏觀形貌、焊接缺陷和接頭的力學(xué)性能有很大的影響；其中 2219-O 接頭的強(qiáng)度了達(dá)到母材的 100%，且斷裂在母材，而 2219-T6 接頭的強(qiáng)度只有母材的 82%，斷裂位置傾向于回退側(cè)熱影響區(qū)，如圖 1-3 所示[13]。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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[2]不同應(yīng)力狀態(tài)下2024鋁合金板的流變行為和微觀組織演化行為研究[D]. 趙婷.華中科技大學(xué) 2015
[3]提高焊核區(qū)晶粒結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性的攪拌摩擦焊接新方法[D]. 陳吉.上海交通大學(xué) 2015
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[5]熱處理工藝對2024鋁合金析出相及性能的影響[D]. 桂奇文.湖南大學(xué) 2012



本文編號：3375190