原位自生TiB 2 /Al-Si-Mg复合材料搅拌摩擦焊接的微观组织与力学性能研究
发布时间：2023-03-05 22:06
原位自生TiB2增强铝基复合材料中的TiB2颗粒为亚微米级,颗粒形状规则且较圆整,颗粒与铝基体界面结合良好,因而该材料受到了广泛关注。随着颗粒增强铝基复合材料在航空航天、军工及汽车产业的飞速发展,焊接性能成为影响其应用规模的关键环节。搅拌摩擦焊是一种新型固态焊接技术,有效避免了传统熔化焊的气孔、颗粒偏聚等问题,在铝基复合材料连接领域具有独特优势。亚微米级且圆整的颗粒有利于提高搅拌摩擦焊过程中的材料流动性及组织稳定性。因此,本文研究了搅拌摩擦焊对原位自生TiB2/Al-Si-Mg复合材料的微观组织演变及力学性能的影响,并在工程应用实体上进行可行性试验。主要研究结果如下:(1)搅拌摩擦焊接参数对TiB2颗粒及晶粒有显著影响。提高旋转速度,降低行进速度,使得TiB2颗粒尺寸均匀减小,颗粒分布更弥散且圆整度提高,晶粒尺寸明显减小。不同参数下的晶粒尺寸、再结晶晶粒的比例等基体情况,均受到颗粒分布的影响。颗粒分布越均匀,则基体晶粒越细小,再结晶程度越高。根据不同参数组合下的焊接接头力学性能...
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 原位自生TiB2/Al复合材料的研究现状
1.2.1 原位自生TiB2/Al复合材料的概述
1.2.2 TiB2/Al复合材料的强化机制
1.3 搅拌摩擦焊的国内外研究现状
1.3.1 搅拌摩擦焊的概述
1.3.2 铝基复合材料搅拌摩擦焊的研究现状
1.4 本文研究目的及研究内容
第二章 材料及方法
2.1 技术路线
2.2 实验材料
2.2.1 实验用原材料
2.2.2 反应体系
2.2.3 制备流程
2.3 搅拌摩擦焊接设备
2.4 热处理工艺
2.5 微观组织表征手段
2.5.1 X射线衍射分析
2.5.2 光学显微镜(OM)
2.5.3 扫描电子显微镜(SEM)
2.5.4 透射电子显微镜(TEM)
2.5.5 电子背散射衍射(EBSD)
2.5.6 差示扫描量热法(DSC)
2.6 力学性能试验
2.6.1 拉伸性能
2.6.2 硬度测试
第三章 搅拌摩擦焊工艺参数对复合材料微观组织及力学性能的影响
3.1 引言
3.2 物相鉴定及铸态复合材料的形貌
3.3 旋转速度和行进速度对焊缝微观组织的影响
3.3.1 参数选择
3.3.2 焊缝各区域组织及宏观形貌
3.3.3 TiB2 颗粒大小及分布
3.3.4 晶粒尺寸
3.4 旋转速度和行进速度对焊缝力学性能的影响
3.4.1 硬度分布
3.4.2 拉伸性能
3.5 本章小结
第四章 焊缝各区域微观组织及力学性能的演化机理
4.1 引言
4.2 焊缝断裂位置及各区域力学性能
4.3 焊核区强化机理
4.3.1 动态再结晶及细晶强化
4.3.2 奥罗万强化
4.3.3 位错强化
4.4 热影响区软化机理
4.4.1 热过程
4.4.2 微观组织演变
4.5 多区域交互作用下焊缝力学性能特征及其变形微观机理
4.5.1 屈服强度
4.5.2 抗拉强度与延伸率
4.6 本章小结
第五章 焊后热处理对各区域组织及性能的影响
5.1 引言
5.2 焊后热处理制度
5.3 焊后热处理对焊缝各区域微观组织的影响
5.3.1 焊核区T6 热处理前后的基体晶粒
5.3.2 热影响区T6 热处理前后的基体晶粒
5.3.3 焊核区和热影响区T6 热处理后的析出相
5.4 焊后热处理对焊缝拉伸性能的影响
5.5 本章小结
第六章 结论及展望
6.1 主要结论
6.2 创新点
6.3 存在的问题及展望
参考文献
附录 :工程应用实例:Φ535 复合材料筒体的搅拌摩擦焊
1.1 引言
1.2 复合材料筒体结构
1.3 搅拌摩擦焊接方案
1.3.1 筒体焊前处理
1.3.2 工装夹具设计
1.3.3 焊接过程
1.4 焊后形貌及检测
1.5 本章小结
致谢
攻读硕士期间发表论文情况
本文编号：3757013
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 原位自生TiB2/Al复合材料的研究现状
1.2.1 原位自生TiB2/Al复合材料的概述
1.2.2 TiB2/Al复合材料的强化机制
1.3 搅拌摩擦焊的国内外研究现状
1.3.1 搅拌摩擦焊的概述
1.3.2 铝基复合材料搅拌摩擦焊的研究现状
1.4 本文研究目的及研究内容
第二章 材料及方法
2.1 技术路线
2.2 实验材料
2.2.1 实验用原材料
2.2.2 反应体系
2.2.3 制备流程
2.3 搅拌摩擦焊接设备
2.4 热处理工艺
2.5 微观组织表征手段
2.5.1 X射线衍射分析
2.5.2 光学显微镜(OM)
2.5.3 扫描电子显微镜(SEM)
2.5.4 透射电子显微镜(TEM)
2.5.5 电子背散射衍射(EBSD)
2.5.6 差示扫描量热法(DSC)
2.6 力学性能试验
2.6.1 拉伸性能
2.6.2 硬度测试
第三章 搅拌摩擦焊工艺参数对复合材料微观组织及力学性能的影响
3.1 引言
3.2 物相鉴定及铸态复合材料的形貌
3.3 旋转速度和行进速度对焊缝微观组织的影响
3.3.1 参数选择
3.3.2 焊缝各区域组织及宏观形貌
3.3.3 TiB2 颗粒大小及分布
3.3.4 晶粒尺寸
3.4 旋转速度和行进速度对焊缝力学性能的影响
3.4.1 硬度分布
3.4.2 拉伸性能
3.5 本章小结
第四章 焊缝各区域微观组织及力学性能的演化机理
4.1 引言
4.2 焊缝断裂位置及各区域力学性能
4.3 焊核区强化机理
4.3.1 动态再结晶及细晶强化
4.3.2 奥罗万强化
4.3.3 位错强化
4.4 热影响区软化机理
4.4.1 热过程
4.4.2 微观组织演变
4.5 多区域交互作用下焊缝力学性能特征及其变形微观机理
4.5.1 屈服强度
4.5.2 抗拉强度与延伸率
4.6 本章小结
第五章 焊后热处理对各区域组织及性能的影响
5.1 引言
5.2 焊后热处理制度
5.3 焊后热处理对焊缝各区域微观组织的影响
5.3.1 焊核区T6 热处理前后的基体晶粒
5.3.2 热影响区T6 热处理前后的基体晶粒
5.3.3 焊核区和热影响区T6 热处理后的析出相
5.4 焊后热处理对焊缝拉伸性能的影响
5.5 本章小结
第六章 结论及展望
6.1 主要结论
6.2 创新点
6.3 存在的问题及展望
参考文献
附录 :工程应用实例:Φ535 复合材料筒体的搅拌摩擦焊
1.1 引言
1.2 复合材料筒体结构
1.3 搅拌摩擦焊接方案
1.3.1 筒体焊前处理
1.3.2 工装夹具设计
1.3.3 焊接过程
1.4 焊后形貌及检测
1.5 本章小结
致谢
攻读硕士期间发表论文情况
本文编号：3757013
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3757013.html
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