Mg/Al异种合金搅拌摩擦连接板材接头性能及铣削变形研究
发布时间：2021-10-08 23:40
在航空制造领域,降低飞机重量是一个重要课题。一种有效的方式是将不同的材料连接起来作为大型整体结构件使用,不同合金板材拼连后接头区域的应力状态和板材变形对后续铣削产生重要影响。本文以搅拌摩擦连接技术作为板材拼连工艺,以2024-T3铝合金和AZ31B镁合金为研究对象,研究两种合金的拼连工艺,在此基础上研究拼连板材的铣削工艺。本文完成的主要工作和取得的主要成果如下:1对FSJ材料流动过程和接头成形机理进行分析建立了FSJ水平方向材料的偏心挤压流动过程,用实验方法验证了偏心挤压流动过程的正确性。由偏心挤压流动过程出发,进行相应的推论并得到了验证。进一步研究了偏心量与接头力学性能的关系。2对Mg/Al异种合金FSJ过程中作用力的测量和分析对3.2mm厚板材Mg/Al异种合金FSJ进行搅拌头作用力测量,分析了工艺参数对搅拌头3个方向作用力的影响,建立了搅拌头所受作用力数学模型。3对Mg/Al异种合金FSJ工艺进行研究对Mg/Al异种合金FSJ工艺进行实验研究,寻找到了工艺参数范围。对Mg/Al异种合金FSJ后的接头进行接头力学性能测试。在工艺参数范围内,搅拌头转速和进给速度与接头力学性能均呈从低...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 搅拌摩擦连接特点及研究现状
1.2.1 搅拌摩擦连接特点
1.2.2 FSJ技术研究现状
1.2.3 Mg/Al异种金属连接的研究现状
1.3 铣削变形研究现状
1.4 研究目的、意义和研究内容
1.5 本章小结
第二章 Mg/Al异种合金FSJ接头形成机理及工艺研究
2.1 引言
2.2 FSJ水平方向的偏心挤压流动过程
2.2.1 FSJ偏心挤压过程
2.2.2 FSJ过程偏心挤压对接头形成的作用
2.2.3 FSJ偏心挤压流动过程的验证
2.2.4 搅拌摩擦偏心挤压流动过程的推论
2.2.5 偏心量对接头力学性能的影响分析
2.3 Mg/Al异种合金FSJ工艺研究
2.3.1 实验材料
2.3.2 连接设备及方法
2.3.3 确定Mg/Al异种合金FSJ工艺参数的范围
2.4 Mg/Al异种合金FSJ过程的作用力测量
2.4.1 实验设备及方法
2.4.2 作用力测量实验
2.4.3 过程作用力曲线分析
2.4.4 工艺参数对作用力的影响
2.4.5 搅拌头转速和进给比值对作用力的影响
2.4.6 FSJ搅拌头所受作用力数学模型建立
2.5 本章小结
第三章Mg/Al异种合金FSJ接头性能分析
3.1 引言
3.2 实验方法及条件
3.2.1 连接区横截面的微观组织分析实验
3.2.2. 静态拉伸性能测试
3.2.3 显微硬度测试
3.3 Mg/Al异种合金FSJ接头力学性能分析
3.3.1 拉伸实验结果及分析
3.3.2 搅拌头转速对拉伸力学性能的影响
3.3.3 搅拌头进给速度对拉伸力学性能的影响
3.4 接头微观组织和形貌分析
3.4.1 拉伸实验形貌分析
3.4.2 接头形貌分析
3.4.3 接头的硬度
3.4.4 接头金属间化合物的形成
3.5 搅拌针偏置对Mg/Al异种合金FSJ接头性能的影响
3.5.1 Mg/Al异种合金FSJ偏置实验
3.5.2 Mg/Al异种合金FSJ偏置实验结果及分析
3.5.3 搅拌头偏置对接头力学性能的影响及分析
3.5.4 搅拌头偏置接头断口形貌分析
3.5.5 搅拌头偏置接头的微观组织分析
3.5.6 搅拌头偏置接头的硬度
3.6 本章小结
第四章 Mg/Al异种合金FSJ过程温度场数值模拟
4.1 引言
4.2 FSJ过程热源模型
4.2.1 摩擦系数
4.2.2 搅拌摩擦热源模型
4.3 FSJ过程温度场有限元模型
4.3.1 材料性能
4.3.2 有限元模型建立
4.3.3 边界条件
4.4 FSJ过温度场的测量
4.4.1 温度测量实验装置
4.4.2 实验件的布置和热电偶的安装
4.5 模拟结果及其与实验结果的对比
4.5.1 FSJ过程温度场分布
4.5.2 工艺参数对FSJ温度场和温度梯度的影响
4.5.3 FSJ过程热循环曲线
4.6 本章小结
第五章 Mg/Al异种合金FSJ残余应力与变形分析
5.1 引言
5.2 试验方案的确定
5.2.1 残余应力测量试验方案
5.2.2 板材变形测量试验方案
5.3 试验结果分析
5.3.1 板材残余应力测量结果分析
5.3.2 板材变形测量结果分析
5.4 本章小结
第六章 Mg/Al异种合金FSJ板材铣削变形分析
6.1 引言
6.2 Mg/Al异种合金FSJ板材铣削实验
6.2.1 FSJ拼连板材铣削方式
6.2.2 铣削实验
6.2.3 铣削变形与残余应力测量
6.3 Mg/Al异种合金FSJ板材铣削实验分析
6.3.1 开槽方式1铣削分析
6.3.2 开槽方式2铣削分析
6.4 工艺参数对铣削变形及残余应力的影响
6.4.1 开槽方式1分析
6.4.2 开槽方式2分析
6.5 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 全文总结
7.1.1 本文完成的工作
7.1.2 本文研究的主要创新点
7.2 后续研究展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
本文编号：3425198
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 搅拌摩擦连接特点及研究现状
1.2.1 搅拌摩擦连接特点
1.2.2 FSJ技术研究现状
1.2.3 Mg/Al异种金属连接的研究现状
1.3 铣削变形研究现状
1.4 研究目的、意义和研究内容
1.5 本章小结
第二章 Mg/Al异种合金FSJ接头形成机理及工艺研究
2.1 引言
2.2 FSJ水平方向的偏心挤压流动过程
2.2.1 FSJ偏心挤压过程
2.2.2 FSJ过程偏心挤压对接头形成的作用
2.2.3 FSJ偏心挤压流动过程的验证
2.2.4 搅拌摩擦偏心挤压流动过程的推论
2.2.5 偏心量对接头力学性能的影响分析
2.3 Mg/Al异种合金FSJ工艺研究
2.3.1 实验材料
2.3.2 连接设备及方法
2.3.3 确定Mg/Al异种合金FSJ工艺参数的范围
2.4 Mg/Al异种合金FSJ过程的作用力测量
2.4.1 实验设备及方法
2.4.2 作用力测量实验
2.4.3 过程作用力曲线分析
2.4.4 工艺参数对作用力的影响
2.4.5 搅拌头转速和进给比值对作用力的影响
2.4.6 FSJ搅拌头所受作用力数学模型建立
2.5 本章小结
第三章Mg/Al异种合金FSJ接头性能分析
3.1 引言
3.2 实验方法及条件
3.2.1 连接区横截面的微观组织分析实验
3.2.2. 静态拉伸性能测试
3.2.3 显微硬度测试
3.3 Mg/Al异种合金FSJ接头力学性能分析
3.3.1 拉伸实验结果及分析
3.3.2 搅拌头转速对拉伸力学性能的影响
3.3.3 搅拌头进给速度对拉伸力学性能的影响
3.4 接头微观组织和形貌分析
3.4.1 拉伸实验形貌分析
3.4.2 接头形貌分析
3.4.3 接头的硬度
3.4.4 接头金属间化合物的形成
3.5 搅拌针偏置对Mg/Al异种合金FSJ接头性能的影响
3.5.1 Mg/Al异种合金FSJ偏置实验
3.5.2 Mg/Al异种合金FSJ偏置实验结果及分析
3.5.3 搅拌头偏置对接头力学性能的影响及分析
3.5.4 搅拌头偏置接头断口形貌分析
3.5.5 搅拌头偏置接头的微观组织分析
3.5.6 搅拌头偏置接头的硬度
3.6 本章小结
第四章 Mg/Al异种合金FSJ过程温度场数值模拟
4.1 引言
4.2 FSJ过程热源模型
4.2.1 摩擦系数
4.2.2 搅拌摩擦热源模型
4.3 FSJ过程温度场有限元模型
4.3.1 材料性能
4.3.2 有限元模型建立
4.3.3 边界条件
4.4 FSJ过温度场的测量
4.4.1 温度测量实验装置
4.4.2 实验件的布置和热电偶的安装
4.5 模拟结果及其与实验结果的对比
4.5.1 FSJ过程温度场分布
4.5.2 工艺参数对FSJ温度场和温度梯度的影响
4.5.3 FSJ过程热循环曲线
4.6 本章小结
第五章 Mg/Al异种合金FSJ残余应力与变形分析
5.1 引言
5.2 试验方案的确定
5.2.1 残余应力测量试验方案
5.2.2 板材变形测量试验方案
5.3 试验结果分析
5.3.1 板材残余应力测量结果分析
5.3.2 板材变形测量结果分析
5.4 本章小结
第六章 Mg/Al异种合金FSJ板材铣削变形分析
6.1 引言
6.2 Mg/Al异种合金FSJ板材铣削实验
6.2.1 FSJ拼连板材铣削方式
6.2.2 铣削实验
6.2.3 铣削变形与残余应力测量
6.3 Mg/Al异种合金FSJ板材铣削实验分析
6.3.1 开槽方式1铣削分析
6.3.2 开槽方式2铣削分析
6.4 工艺参数对铣削变形及残余应力的影响
6.4.1 开槽方式1分析
6.4.2 开槽方式2分析
6.5 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 全文总结
7.1.1 本文完成的工作
7.1.2 本文研究的主要创新点
7.2 后续研究展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
本文编号：3425198
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