6061Al/AZ31Mg异种合金FSW工艺及接头IMC特征研究
发布时间：2020-12-31 21:39
铝和镁作为高强度轻质合金已经被广泛应用到航空航天领域,两者的连接问题也成为了业界的焦点。用熔焊方法焊接时,容易形成气孔、裂纹和大量的金属间化合物（IMC）,严重降低接头的强度。搅拌摩擦焊是一种固相连接方法,由于焊接热输入低,会减少接头中IMC的数量,在工业应用上有很大的发展潜力。本文采用搅拌摩擦焊的方法对Al/Mg异种合金进行了焊接工艺试验,采用SEM、EDS、XRD、TEM和DSC等对接头中IMC的种类、分布和形成机理进行了研究,建立了IMC与接头性能之间的关系,阐明了添加过渡层Zn对Al/Mg异种金属FSW接头IMC和性能的影响机理。首先对搅拌头偏置时6061铝合金和AZ31镁合金FSW的工艺和接头的组织性能进行了研究。结果表明铝合金放置在前进侧,搅拌头偏向铝0.5mm时,焊接工艺区间较大。在转速为1000rpm,焊速为250mm/min时可以获得无缺陷,抗拉强度为80MPa的焊接接头。虽然在较低焊速下50mm/min时获得的接头强度较高,最高可达93MPa,但在焊接快要结束的位置容易形成隧道和沟槽缺陷。镁合金放置在前进侧或搅拌头偏向镁,焊缝成形工艺区间很窄,甚至很难成形,且接头的...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 Al/Mg异种合金焊接性
1.3 Al/Mg异种合金焊接国内外研究现状
1.3.1 熔化焊
1.3.2 固相焊
1.3.3 钎焊
1.4 Al/Mg异种合金FSW接头IMC的研究现状
1.5 本文主要研究内容及方法
第2章 试验材料、设备及方法
2.1 试验材料
2.2 试验方法与设备
2.2.1 焊接工艺试验
2.2.2 焊接热循环曲线的测定
2.2.3 接头拉伸试验
2.2.4 金相组织分析
2.2.5 硬度试验
2.2.6 断口形貌分析
2.2.7 物相分析
第3章 Al/Mg异种合金FSW工艺及接头组织性能研究
3.1 焊缝成形分析
3.1.1 焊接模型的设计
3.1.2 焊缝表面形貌
3.2 接头微观组织分析
3.2.1 焊接参数对接头宏观形貌的影响
3.3 焊接工艺参数对接头强度的影响
3.3.1 转速对接头抗拉强度的影响
3.3.2 焊速对接头抗拉强度的影响
3.3.3 接头断裂位置及断口分析
3.4 本章小结
第4章 Al/Mg异种合金FSW接头IMC特征研究
4.1 IMC种类、分布及形态
4.1.1 接头横截面EDS分析
4.1.2 接头XRD相结构分析
4.1.3 接头TEM物相分析
4.2 IMC生成机制
4.2.1 特征点的焊接热循环分析
4.2.2 DSC结果分析
4.2.3 IMC生长模型
4.3 焊接工艺参数对IMC特征的影响
4.3.1 焊接参数对IMC厚度的影响
4.3.2 不同IMC特征下的接头显微硬度分布
4.4 本章小结
第5章 过渡层对Al/Mg异种合金FSW接头组织与性能的影响
5.1 过渡层金属的选择
5.1.1 添加锌层后焊缝的成形
5.2 添加锌层接头的微观结构
5.2.1 过渡层厚度对接头微观形貌的影响
5.2.2 接头的微观组织
5.3 添加锌层接头的力学性能
5.3.1 添加锌层接头的拉伸性能
5.3.2 加锌层接头的显微硬度
5.4 过渡层金属的影响机制
5.4.1 添加锌层接头的物相结构
5.4.2 添加锌层接头的温度分布
5.4.3 添加锌层接头的DSC结果分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学位论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Intermetallic Compounds in the Banded Structure and Their Effect on Mechanical Properties of Al/Mg Dissimilar Friction Stir Welding Joints[J]. Hui Shi,Ke Chen,Zhiyuan Liang,Fengbo Dong,Taiwu Yu,Xianping Dong,Lanting Zhang,Aidang Shan. Journal of Materials Science & Technology. 2017(04)
[2]Mg/Al异种金属焊接研究现状及发展方向[J]. 刘奋军,李增生,王憨鹰,白艳霞. 机械强度. 2014(05)
[3]国内外异种材料搅拌摩擦焊的研究现状及发展趋势[J]. 郁炎,张建欣,李士凯. 兵器材料科学与工程. 2013(06)
[4]铝/钛（Al/Ti）散热器的搅拌摩擦钎焊新技术研究[J]. 张贵锋,赵欢,王士元. 现代焊接. 2013(08)
[5]镁/铝异种金属的焊接研究现状[J]. 张瑞英,王波,张海彬. 中国高新技术企业. 2013(16)
[6]镁合金焊接技术的发展与展望[J]. 李妍,卢振华. 电焊机. 2011(05)
[7]镁合金和其他金属及合金的焊接[J]. 黄万群,马立军,王新. 宇航材料工艺. 2010(04)
[8]铝合金/镁合金搅拌摩擦焊接界面处Mg/Al反应及接头力学性能[J]. 王东,刘杰,肖伯律,马宗义. 金属学报. 2010(05)
[9]共晶合金中间层连接镁/铝异种金属的界面组织及结合强度研究[J]. 李线绒,梁伟,赵兴国,刘奋成,张艳,付晓鹏. 稀有金属材料与工程. 2008(11)
[10]镁合金与铝合金的夹层扩散焊连接[J]. 赵丽敏,刘黎明,徐荣正,张兆栋. 焊接学报. 2007(10)
博士论文
[1]铝合金5083/镁合金AZ31异种金属搅拌摩擦搭接焊及连接机理研究[D]. 陈影.大连交通大学 2012
[2]镁铝异种金属激光胶接焊工艺及微观组织研究[D]. 王红阳.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]Al/Mg异种金属搅拌摩擦焊金属间化合物的形成机理研究[D]. 肖长源.西南交通大学 2016
[2]铝合金/镁合金异种金属搅拌摩擦焊接工艺[D]. 付邦龙.山东大学 2015
[3]锌夹层辅助镁/铝异种金属熔焊工艺研究[D]. 房林.哈尔滨工业大学 2013
[4]Mg/Al异种金属激光焊接试验研究[D]. 田伟.湖南大学 2013
[5]铝/镁异种金属搅拌摩擦焊搭接温度场的研究[D]. 万昕.大连交通大学 2012
[6]铝合金/镀锌钢板熔—钎焊能量因素的研究[D]. 苏玉虎.山东大学 2012
[7]镁/铝异种金属低温钎焊工艺及性能研究[D]. 王志.大连理工大学 2012
[8]5052铝合金与AZ31镁合金的搅拌摩擦焊接[D]. 鄢勇.华南理工大学 2010
[9]镁、铝异种金属接触反应钎焊研究[D]. 谭锦红.大连理工大学 2007
本文编号：2950359
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 Al/Mg异种合金焊接性
1.3 Al/Mg异种合金焊接国内外研究现状
1.3.1 熔化焊
1.3.2 固相焊
1.3.3 钎焊
1.4 Al/Mg异种合金FSW接头IMC的研究现状
1.5 本文主要研究内容及方法
第2章 试验材料、设备及方法
2.1 试验材料
2.2 试验方法与设备
2.2.1 焊接工艺试验
2.2.2 焊接热循环曲线的测定
2.2.3 接头拉伸试验
2.2.4 金相组织分析
2.2.5 硬度试验
2.2.6 断口形貌分析
2.2.7 物相分析
第3章 Al/Mg异种合金FSW工艺及接头组织性能研究
3.1 焊缝成形分析
3.1.1 焊接模型的设计
3.1.2 焊缝表面形貌
3.2 接头微观组织分析
3.2.1 焊接参数对接头宏观形貌的影响
3.3 焊接工艺参数对接头强度的影响
3.3.1 转速对接头抗拉强度的影响
3.3.2 焊速对接头抗拉强度的影响
3.3.3 接头断裂位置及断口分析
3.4 本章小结
第4章 Al/Mg异种合金FSW接头IMC特征研究
4.1 IMC种类、分布及形态
4.1.1 接头横截面EDS分析
4.1.2 接头XRD相结构分析
4.1.3 接头TEM物相分析
4.2 IMC生成机制
4.2.1 特征点的焊接热循环分析
4.2.2 DSC结果分析
4.2.3 IMC生长模型
4.3 焊接工艺参数对IMC特征的影响
4.3.1 焊接参数对IMC厚度的影响
4.3.2 不同IMC特征下的接头显微硬度分布
4.4 本章小结
第5章 过渡层对Al/Mg异种合金FSW接头组织与性能的影响
5.1 过渡层金属的选择
5.1.1 添加锌层后焊缝的成形
5.2 添加锌层接头的微观结构
5.2.1 过渡层厚度对接头微观形貌的影响
5.2.2 接头的微观组织
5.3 添加锌层接头的力学性能
5.3.1 添加锌层接头的拉伸性能
5.3.2 加锌层接头的显微硬度
5.4 过渡层金属的影响机制
5.4.1 添加锌层接头的物相结构
5.4.2 添加锌层接头的温度分布
5.4.3 添加锌层接头的DSC结果分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学位论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Intermetallic Compounds in the Banded Structure and Their Effect on Mechanical Properties of Al/Mg Dissimilar Friction Stir Welding Joints[J]. Hui Shi,Ke Chen,Zhiyuan Liang,Fengbo Dong,Taiwu Yu,Xianping Dong,Lanting Zhang,Aidang Shan. Journal of Materials Science & Technology. 2017(04)
[2]Mg/Al异种金属焊接研究现状及发展方向[J]. 刘奋军,李增生,王憨鹰,白艳霞. 机械强度. 2014(05)
[3]国内外异种材料搅拌摩擦焊的研究现状及发展趋势[J]. 郁炎,张建欣,李士凯. 兵器材料科学与工程. 2013(06)
[4]铝/钛（Al/Ti）散热器的搅拌摩擦钎焊新技术研究[J]. 张贵锋,赵欢,王士元. 现代焊接. 2013(08)
[5]镁/铝异种金属的焊接研究现状[J]. 张瑞英,王波,张海彬. 中国高新技术企业. 2013(16)
[6]镁合金焊接技术的发展与展望[J]. 李妍,卢振华. 电焊机. 2011(05)
[7]镁合金和其他金属及合金的焊接[J]. 黄万群,马立军,王新. 宇航材料工艺. 2010(04)
[8]铝合金/镁合金搅拌摩擦焊接界面处Mg/Al反应及接头力学性能[J]. 王东,刘杰,肖伯律,马宗义. 金属学报. 2010(05)
[9]共晶合金中间层连接镁/铝异种金属的界面组织及结合强度研究[J]. 李线绒,梁伟,赵兴国,刘奋成,张艳,付晓鹏. 稀有金属材料与工程. 2008(11)
[10]镁合金与铝合金的夹层扩散焊连接[J]. 赵丽敏,刘黎明,徐荣正,张兆栋. 焊接学报. 2007(10)
博士论文
[1]铝合金5083/镁合金AZ31异种金属搅拌摩擦搭接焊及连接机理研究[D]. 陈影.大连交通大学 2012
[2]镁铝异种金属激光胶接焊工艺及微观组织研究[D]. 王红阳.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]Al/Mg异种金属搅拌摩擦焊金属间化合物的形成机理研究[D]. 肖长源.西南交通大学 2016
[2]铝合金/镁合金异种金属搅拌摩擦焊接工艺[D]. 付邦龙.山东大学 2015
[3]锌夹层辅助镁/铝异种金属熔焊工艺研究[D]. 房林.哈尔滨工业大学 2013
[4]Mg/Al异种金属激光焊接试验研究[D]. 田伟.湖南大学 2013
[5]铝/镁异种金属搅拌摩擦焊搭接温度场的研究[D]. 万昕.大连交通大学 2012
[6]铝合金/镀锌钢板熔—钎焊能量因素的研究[D]. 苏玉虎.山东大学 2012
[7]镁/铝异种金属低温钎焊工艺及性能研究[D]. 王志.大连理工大学 2012
[8]5052铝合金与AZ31镁合金的搅拌摩擦焊接[D]. 鄢勇.华南理工大学 2010
[9]镁、铝异种金属接触反应钎焊研究[D]. 谭锦红.大连理工大学 2007
本文编号：2950359
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