電動汽車的發(fā)展需求將輕量化提升至更高的優(yōu)先級,拓展高性能鋁鎂合金的應用是車身框架減重的關鍵解決途徑。現(xiàn)階段鋁薄壁焊接總成主要采用熔焊手段,存在著裂紋傾向大、變形大以及高能耗下制造成本較高等一系列問題,電阻焊（RSW）接頭通常成為車輛結構的薄弱位置。攪拌摩擦點焊（FSSW）具有固相低溫融合和對合金壁面不敏感的優(yōu)勢,是一種適合鋁薄板連接的方法。目前相關報道多偏重于材料學方向,缺乏面向汽車制造和服役場景中的工程應用考量,對接頭力學性能的工藝影響機理尚不明晰,導致車用工況下失效預測匱乏及抗裂性不足。本文圍繞汽車薄壁接頭在各制造環(huán)節(jié)中加工因素對成型性能的影響,從基材特性、參數(shù)設計、成形過程、焊后組織以及服役連接性能方面,較系統(tǒng)地開展了車用鋁薄壁摩擦點焊接頭的力學性能機理研究,旨在為車輛焊點結構的強度設計與失效預測提供實驗依據和方法支持。論文首先研究了典型車用鋁合金5052H32和6061T6的材料力學性能。揭示了其應力狀態(tài)與應變率耦合影響下的本構響應規(guī)律,發(fā)現(xiàn)合金流變應力主要受應變強化控制,斷裂應變取決于應變率水平,沖擊變形能顯著增加。對合金彈塑性變形、損傷演化及韌性斷裂分別開發(fā)出有效的力學表征... 

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【學位級別】：博士

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乘用車燃油消耗與整備質量關系

第1章緒論1第1章緒論1.1輕量化車身結構的材料與連接技術面向新能源汽車的發(fā)展需求，電動汽車的開發(fā)引發(fā)了整車制造的新變革。作為實現(xiàn)節(jié)能減排和提高動力性的重要手段，輕量化是汽車設計與制造中持續(xù)攻關的共性關鍵課題。據了解，當汽車整備質量每下降10%，可減少6%～8%的油耗以及4%的尾氣排放[1]，如圖1.1所示。并且隨著電動化趨勢下車用動力電池能量密度的制約，續(xù)航里程對質量變化更為敏感，由圖1.2中某純電動物流車型的里程影響關系所表明[2]，對輕量化的需求被提升至更高的優(yōu)先級。由于車身骨架約占整備質量35%，因此成為破解輕量化的重點區(qū)域，其中，結構輕量化設計和增加輕質材料的使用比例被視為是行之有效的解決路徑，對高性能、高可靠性的輕量化零部件的要求越發(fā)迫切[3]。圖1.1乘用車燃油消耗與整備質量關系圖1.2純電動物流車續(xù)駛里程與質量關系乘用車的承載式白車身框架主體由結構件、加強件和覆蓋件構成，采用單一材料制造整車結構顯然是不可行的，綜合考慮輕量化效果、材料成形性、成本及強度安全性等多方面因素，針對特定部件使用特定材料成為可行的解決方案，追求“正確的材料用于正確的載荷分配”[4]。當前，符合主流發(fā)展趨勢的多材料車身大量應用了強度或剛性更高的輕質材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼材，諸如高強鋼、鋁鎂合金、碳纖維增強復合材料等，這需要對新材料的性能和應用條件有更全面深入的認識和把控。相應地，材料匹配方式也由單一的鋼-鋼連接向鋁-鋁、鋼-鋁等多組合方式轉變[5]。

吉林大學博士學位論文2鋁合金由于其高耐蝕性、高比強度和可回收性特點成為汽車輕量化的重要原材料之一，車身用鋁主要涵蓋薄壁板材、擠壓型材以及鑄鍛件�；阡X材的合理運用，奧迪、捷豹以及國內的蔚來、奇瑞等汽車廠商已先后開發(fā)出全鋁車身和鋼-鋁混合車身，其中一款典型鋁鎂合金車身框架的材料應用分布如圖1.3所示。其中，AA5052和6061以其較優(yōu)異的成形性在汽車工業(yè)中獲得廣泛應用，根據它們不同程度的成形極限和熱處理狀態(tài)分別適用于沖壓鈑金件和結構件[6,7]，壁厚范圍由0.8~3.2mm不等。由此，零部件連接不僅涉及鋁同材間的接合情況，同時涉及到不同系列牌號的鋁材間以及鋼-鋁異質接合情況。圖1.3車身框架中的多種鋁鎂合金材料應用多材料混用的車身結構不再采用點焊作為結構連接的唯一方法，而是依據被連接基材的物化屬性以及連接工藝的原理、技術優(yōu)勢來選擇焊接、膠粘、鉚接等冶金或機械連接方法及其復合形式[8,9]，所成接頭在復雜工況載荷下的失效以及與被連接子結構和材料的交互作用機理較為復雜。點連接形式中，鉚接相比于點焊存在以下缺陷：1）破壞母材整體性，降低承載能力[10]；2）鉚釘存在增加系統(tǒng)質量；3）生產制造中存在強噪音污染。焊接作為主導組拼裝方式，常見工藝包括電阻點焊（RSW,ResistanceSpotWelding）、激光焊、熔化極惰性氣體保護焊以及摩擦焊等。對于鋁合金而言，內在的物理化學性質導致其高溫焊接的可融合性較差[11]，電阻熔焊結構主要存在以下問題：（1）表層致密的Al2O3薄膜熔點極高，導電性極差，極大的接觸電阻產生較多的熱量，而Al具有低熔點特性因而易在接觸面上引起嚴重飛濺，該現(xiàn)象將帶走部分熱量和熔化金屬，引起熔核直徑波動較大，對焊接質量極為不利；（2）Cu電極易與Al發(fā)生共晶反應以致電?

【參考文獻】：
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本文編號：3560786