铝锂合金激光焊接熔池凝固过程微观组织建模与仿真研究

发布时间：2024-12-21 05:55

　　在铝合金激光焊接结构中,焊缝的微观组织形态对焊接接头的性能起着决定性作用,现有的实验研究手段难以对其形成过程进行实时观察和定量检测。利用计算机技术对焊接熔池凝固组织演变进行仿真可弥补实验研究的不足。首先,本文采用元胞自动机(Cellular Automaton,CA)方法,在金属凝固枝晶生长动力学的基础上,考虑实际焊接过程工艺参数对微观组织的影响,构建了2060-T8铝锂合金激光焊接熔池凝固过程枝晶生长微观-宏观耦合模型。其中,微观枝晶生长CA模型以枝晶尖端溶质守恒理论、枝晶生长动力学为基础,考虑了成分过冷、非平衡溶质再分配等因素,使所建立的模型更能反映实际焊接凝固结晶过程的物理本质。其次,基于所建立的焊接熔池凝固枝晶生长微观-宏观耦合模型,对2060-T8铝锂合金激光焊接熔池凝固微观组织演变进行了模拟求解。模拟结果重现了不同时刻不同区域焊接熔池凝固过程中枝晶生长形态演变和溶质分布情况。此外,重点关注了熔池枝晶竞争生长过程的模拟求解,并基于求解结果分析了其生长形态特点。在此基础上,对不同焊接工艺参数、不同形核数下的柱状晶生长过程进行了模拟,并分析其对枝晶生长形态的影响规律。最后,本文设计...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1激光焊接原理示意图

合金因其具有高比强度、低密度、高热导率、优良的耐蚀性能等特性，在航空航着广泛的应用。其中，与传统牌号铝合金相比，铝锂合金除了具有高比强度、高以外，还具有更低的密度、更高的弹性模量。特别地，经过性能改善后，铝锂合良的低温性能、超塑性、良好的耐腐蚀性能和焊接性能等优点。因此，铝锂合金....

图1.2SUS316HAZ晶粒分布EDM模型模拟结果

2004年，Mishra和Debroy[35]等人针对Ti6Al4V钨极氩弧焊过程中的热影响区晶粒形貌，建立了二维和三维的晶粒演变MC模型，将热传导作用和流场作用考虑在内，分析了焊接热输入对热影响区晶粒分布特征的影响，结果表明晶粒尺寸与热循环并无关系。Koseki[....

图1.3柱状晶形态及溶质场模拟结果

南京航空航天大学硕士学位论文况基本一致。其中，柱状晶形态及溶质场分布的模拟结果如图.Fallah[47]等人建立了PF-温度场耦合求解模型，模拟了Ti-N程。模拟结果显示，枝晶尺寸沿着焊缝方向变化较大，这一现较好。定向凝固条件下Ti-Nb合金柱状树枝晶生长形态模拟结

图1.4定向凝固条件下Ti-Nb合金柱状树枝晶生长形态

南京航空航天大学硕士学位论文况基本一致。其中，柱状晶形态及溶质场分布的模拟结果如图V.Fallah[47]等人建立了PF-温度场耦合求解模型，模拟了Ti-Nb程。模拟结果显示，枝晶尺寸沿着焊缝方向变化较大，这一现较好。定向凝固条件下Ti-Nb合金柱状树枝晶生长形态模拟结....

本文编号：4018509