铝锂合金压印与压—粘接头机械性能及失效机理研究

发布时间：2019-11-16 11:20

【摘要】：随着社会轻量化需求的增加,越来越多的轻质高强材料被运用到汽车、航空航天等各领域,铝锂合金就是其中一种。铝锂合金的广泛应用对传统连接技术提出了新的挑战。本文以1420铝锂合金为研究对象,运用新兴连接技术对1420合金进行压印连接和压-粘复合连接,测定接头机械性能,分析失效机理,以期为1420铝锂合金的有效连接提供新的方法。运用压印连接技术对1420铝锂合金进行同质/异质组合可行性连接试验。选取钛合金(TA1)、铜合金(H62)和镀锌钢(DX52D+Z),进行了 1420-1420、TA1-1420、H62-1420、DX52D+Z-1420及1420-DX52D+Z五种材料组合的压印连接试验,证明了 1420铝锂合金与其他金属的可连接性,通过分析接头截面并对接头进行静力学破坏试验测定接头强度。选取1420-1420组合和DX52D+Z-1420组合进行压-粘可行性连接试验,分别制备单搭压-粘接头与T型压-粘接头,通过对比相同材料组合的单搭压印接头与T型压印接头,研究胶层对不同形式压印接头静力学性能、失效模式及能量吸收方面的影响。对接头典型失效模式进行微观SEM分析,从微观角度分析接头失效的类型及断口特征。结果表明:粘接剂大大提高了压印接头的最大失效载荷、最大失效位移与能量吸收能力,并且改变了接头的失效模式。粘接剂对T型压印接头的影响小于对单搭压印接头的影响。对1420-1420压印接头与压-粘接头进行动态疲劳试验,测试两种接头在不同应力水平下的疲劳性能,运用三参数幂函数表达式拟合接头疲劳寿命曲线,对比研究两种接头的疲劳寿命及疲劳特点。对疲劳破坏后的接头进行SEM电镜扫描分析,描述疲劳断裂的特点,研究疲劳裂纹源的产生及裂纹的发展过程,从微观角度分析胶层对压印接头疲劳性能的影响。结果表明:压-粘接头对疲劳应力水平变化敏感,在低应力状态下压-粘接头的疲劳寿命优于压印接头;在较短寿命区两种接头均为颈部断裂失效,在较长疲劳寿命区,压印接头疲劳断裂位置为下板,压-粘接头疲劳断裂位置为下板压印点处。两组疲劳断口均呈现韧性断裂与脆性断裂同时出现的特征。
【图文】：

过程图,压印,连接工艺,过程

１．３．２压印点的几何形状及成型原理逡逑压印连接所用模具分为圆形模具和矩形模具，所得压印连接点分别对应圆形逡逑点和矩形点。圆形模具及圆形压印点如图１．２所示。在使用圆形模具的压印连接逡逑工艺过程中，金属只发生塑性变形而没有发生冲裁断裂，金属材料在外力作用下逡逑改变原有平衡状态发生形变并形成新的形状，遵循金属冲压成型基本理论。金属逡逑材料内部由于原子间的相互作用力保持平衡状态，维持原有的尺寸和形状，当受逡逑到外部作用力时，原子间的平衡状态被打破，原子位置发生变化，造成金属材料逡逑尺寸和形状的变化，当撤出外力时，若金属材料恢复原来的状态，则发生弹性变逡逑形，若不能恢复原有状态，则发生塑性变形。在压印连接过程中，金属材料先发逡逑生弹性变形，在外力持续施加时，发生塑性变形，当然弹塑性变形均未让金属发逡逑生断裂。逡逑圆形模具凹模（下模）分为两类：分体式下模和整体式下模口］

下模,圆形,分体式

第一章体式下模空腔形状和体积一定，在连接过程中，材料的成型效果主要腔的形状；分体式下模由活动部分和固定部分组成，下模活动部分由弹一起，当收到材料挤压时，下模活动部分会向外张开，材料得以充分流活动下模分为２、３、４瓣式等，图示为３瓣式，分体式下模较整体式具有以下优势：１．尺寸更小，相同直径的压印点，所用分体式下模的直于整体式下模；２．适应性强，分体式下模可以与更多直径的凸模（冲头）用，丰富模具组合；３．可操作用好，分体式下模不需要使用脱模工具，自动化；４．使用寿命长，，分体式下模不易残留金属材料碎屑，不易胀裂。逡逑
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG498

【参考文献】