镁合金载流—搅拌摩擦焊接工艺与机理研究

发布时间：2018-03-27 09:24

本文选题：载流-搅拌摩擦焊接　切入点：AZ31B镁合金　出处：《重庆大学》2016年硕士论文

【摘要】：搅拌摩擦焊接(FSW)作为一种固相连接技术,具有无需焊丝、无气孔、无飞溅、焊后残余应力小以及变形小等许多优点,被广泛应用于汽车、船舶、航空航天等诸多领域。但是对于像碳钢、不锈钢、钛合金这些高熔点合金来说,搅拌摩擦焊接热输入低的特性制约着此项技术的进一步发展。本文所研究的载流-搅拌摩擦焊接技术是将搅拌摩擦焊接中的摩擦热源与电阻热相结合形成复合热源,从而克服了常规搅拌摩擦焊接在焊接高熔点合金上因焊接热输入低而在应用上受到约束的问题。对于载流-搅拌摩擦焊接技术,目前还缺乏关于电流形式对同种金属以及电流大小对异种金属焊接接头微观组织和力学性能影响方面的研究。本文采用直流、脉冲直流、矩形方波交流、脉冲矩形方波交流4种电流形式对AZ31B镁合金进行了同种金属载流-搅拌摩擦焊接,从焊接接头横截面宏观形貌、焊缝形成机理、接头显微硬度值、拉伸性能、断裂机制等方面研究了电流形式变化对AZ31B镁合金载流-搅拌摩擦焊接的影响。采用0A,50A,100A,150A电流对AZ31B镁合金和ZK60镁合金进行了异种金属载流-搅拌摩擦焊接,从接头结合性能、元素扩散、拉伸性能、断口形貌变化分析了电流大小对AZ31B镁合金和ZK60镁合金异种金属载流-搅拌摩擦焊接的影响。结果表明:电流形式由直流变为脉冲直流并且随着峰值电流的增加,焊缝宽度将变宽,焊缝横截面形状将由“漏斗型”向饱满的“碗型”变化。焊核区同时发生连续动态再结晶和不连续动态再结晶,热机械影响区发生几何动态再结晶。随着峰值电流增加,焊核区晶粒尺寸逐渐减小。焊接接头横截面显微硬度整体呈现“W”型,焊缝区会出现“软化”,电流的引入有助于增强软化区硬度。拉伸试样断裂都发生在前进侧热机械影响区,断口呈450开裂。电流的引入和峰值电流的增加都可以改善焊接接头的抗拉性能。拉伸试样断口上都分布有大量韧窝,电流的引入或是峰值电流增加都有助于使韧窝增大。在进行AZ31B镁合金和ZK60镁合金的异种金属载流-搅拌摩擦焊接时出现“粘接”现象。随着电流的增加,异种金属焊接接头横截面结合部位由平滑的“搭接型”逐渐向弯曲的“锯齿型”变化,同时电流的增加也有助于Zn元素在界面的扩散。异种金属拉伸试样断口韧窝被拉长。因“粘接”问题,随电流增加拉伸试样断裂形式由韧性断裂向韧脆混合断裂变化。此外本文还通过减小轴向压力进行载流-搅拌摩擦焊接的方法分析了孔洞型缺陷的形成机理以及电流形式对焊接接头孔洞缺陷形成的影响,并揭示了孔洞型缺陷对焊接接头力学性能的影响。结果表明:孔洞型缺陷都出现在焊接接头前进侧区域,并且靠近焊接接头底部的位置。随着峰值电流的增加,孔洞型缺陷尺寸逐渐减小。缺陷接头的断裂都发生在靠近前进侧热机械影响区和热影响区附近区域,且断裂方向都在孔洞左侧一边呈垂直型断裂。孔洞型缺陷的存在会急剧恶化焊接接头的力学性能,同时会减弱因电流形式改变而对接头力学性能的改善作用,但接头力学性能因电流形式的改变而出现的变化趋势并不会因孔洞缺陷的出现而受到影响。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG453.9

【参考文献】