Ti/Al异种金属搅拌摩擦焊点焊工艺及组织性能研究
发布时间：2021-02-09 18:54
Ti/Al异种金属结构具有钛合金和铝合金二者的优点,在航空航天、汽车能源等领域的应用前景广阔。但两者在物理和化学性能上相差较大,导致其焊接性差、焊接难度大,接头容易产生裂纹和金属间化合物等缺陷。本论文对3mm厚TC4钛合金和2A14铝合金异种金属进行了搅拌摩擦点焊技术连接。系统研究了焊接工艺参数对接头成形及接头力学性能的影响规律,并采用扫描电镜（SEM）、XRD等先进的分析测试手段,分析了点焊接头微观组织结构、断裂类型、接头的形成机制以及接头中脆性相的形成规律。研究结果表明:采用圆柱形带左螺纹的搅拌针的搅拌头成功实现了TC4钛合金板材和2A14铝合金板材的搭接点焊连接。点焊接头的最优工艺参数为转速为950r/min、停留时间为9s和轴肩下压量为0.3mm;此时的接头表面成型美观,焊点横截面宏观形貌完好,基本不存在宏观缺陷。随着搅拌头旋转速度,轴肩下压量和停留时间的增加,点焊接头表面成型和横截面成型由粗糙成型较差变为光滑成型较好,当工艺参数选择过大时,点焊接头成型光滑但形成圆锥形匙孔或表面开裂使接头成型变差。在本次试验研究范围内,搅拌头旋转速度、停留时间和轴肩下压量等工艺参数对接头抗剪力...
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 选题依据、目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 搅拌摩擦点焊原理和种类
1.2.2 搅拌摩擦点焊研究现状
1.2.3 钛/铝焊接时存在的问题
1.2.4 钛/铝异种金属连接研究现状
1.3 本课题研究主要内容
第2章 试验条件及方法
2.1 试验材料及设备
2.1.1 试验材料
2.1.2 试验设备
2.2 试验方法
2.2.1 焊前准备
2.2.2 搅拌头设计
2.3 试验方法
2.3.1 搅拌摩擦点焊过程
2.3.2 焊接工艺参数试验
2.3.3 接头性能测试
2.3.4 接头微观组织结构分析
第3章 钛/铝搅拌摩擦点焊工艺及接头力学性能
3.1 钛铝异种金属搅拌摩擦点焊工艺参数优化
3.2 工艺参数对焊点成形及拉剪性能的影响
3.2.1 搅拌摩擦点焊产热过程
3.2.2 搅拌头旋转速度对焊点成形及拉剪载荷的影响
3.2.3 轴肩下压量对焊点成形及拉剪载荷的影响
3.2.4 停留时间对焊点成形及拉剪载荷的影响
3.3 接头横截面硬度分布
3.4 本章小结
第4章 钛/铝点焊接头微观组织以及断裂行为
4.1 钛/铝搅拌摩擦点焊接头微观组织
4.2 EDS能谱分析测试
4.3 接头拉伸断裂行为
4.3.1 接头拉伸断口的宏观形貌
4.3.2 断口的微观形貌
4.3.3 断口部位能谱分析
4.4 XRD分析
4.5 本章小结
第5章 全文结论
参考文献
硕士学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛/铝异种材料电阻点焊接头力学性能及显微组织[J]. 范东辰,程东海,陈益平,胡德安,郑森. 焊接. 2016(01)
[2]钛/铝异种合金电弧熔钎焊接接头的组织与断裂行为[J]. 马志鹏,于心泷,孟庆武. 中国有色金属学报. 2015(11)
[3]钛/铝爆炸复合板结合区域的微观组织及力学性能的研究[J]. 夏鸿博,王少刚,贲海峰. 压力容器. 2013(08)
[4]无针搅拌摩擦点焊技术研究现状分析[J]. 代建辉,赵华夏,栾国红. 航空制造技术. 2013(11)
[5]铝/钛异种金属的电子束熔钎焊[J]. 王亚荣,滕文华,余洋,樊亚丽. 机械工程学报. 2012(20)
[6]国内外搅拌摩擦点焊的研究进展[J]. 董涛,王朗,陆昌进,王敏. 现代焊接. 2012(02)
[7]钛/铝异种金属搅拌摩擦焊搭接接头的组织结构[J]. 陈玉华,倪泉,黄春平,柯黎明. 焊接学报. 2011(09)
[8]搅拌摩擦点焊技术简介[J]. 赵衍华,张丽娜,刘景铎,杜岩锋,王国庆. 航天制造技术. 2009(02)
[9]工艺参数对复合搅拌摩擦点焊接头力学性能的影响[J]. 严铿,冯杏梅,赵勇,曹亮. 焊接学报. 2008(06)
[10]铝合金摩擦点焊工艺参数的优化[J]. 刘克文,邢丽,柯黎明. 新技术新工艺. 2007(06)
硕士论文
[1]铝合金搅拌摩擦点焊接头界面迁移及力学性能[D]. 宋骁.南昌航空大学 2012
[2]TC4钛合金搅拌摩擦焊接头组织与性能研究[D]. 谢飞飞.南昌航空大学 2012
[3]焊接工艺参数对铝合金摩擦点焊接头成形的影响[D]. 刘克文.南昌航空大学 2007
[4]异种金属搅拌摩擦焊接过程有限元分析[D]. 穆耀钊.西北工业大学 2006
本文编号：3026081
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 选题依据、目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 搅拌摩擦点焊原理和种类
1.2.2 搅拌摩擦点焊研究现状
1.2.3 钛/铝焊接时存在的问题
1.2.4 钛/铝异种金属连接研究现状
1.3 本课题研究主要内容
第2章 试验条件及方法
2.1 试验材料及设备
2.1.1 试验材料
2.1.2 试验设备
2.2 试验方法
2.2.1 焊前准备
2.2.2 搅拌头设计
2.3 试验方法
2.3.1 搅拌摩擦点焊过程
2.3.2 焊接工艺参数试验
2.3.3 接头性能测试
2.3.4 接头微观组织结构分析
第3章 钛/铝搅拌摩擦点焊工艺及接头力学性能
3.1 钛铝异种金属搅拌摩擦点焊工艺参数优化
3.2 工艺参数对焊点成形及拉剪性能的影响
3.2.1 搅拌摩擦点焊产热过程
3.2.2 搅拌头旋转速度对焊点成形及拉剪载荷的影响
3.2.3 轴肩下压量对焊点成形及拉剪载荷的影响
3.2.4 停留时间对焊点成形及拉剪载荷的影响
3.3 接头横截面硬度分布
3.4 本章小结
第4章 钛/铝点焊接头微观组织以及断裂行为
4.1 钛/铝搅拌摩擦点焊接头微观组织
4.2 EDS能谱分析测试
4.3 接头拉伸断裂行为
4.3.1 接头拉伸断口的宏观形貌
4.3.2 断口的微观形貌
4.3.3 断口部位能谱分析
4.4 XRD分析
4.5 本章小结
第5章 全文结论
参考文献
硕士学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛/铝异种材料电阻点焊接头力学性能及显微组织[J]. 范东辰,程东海,陈益平,胡德安,郑森. 焊接. 2016(01)
[2]钛/铝异种合金电弧熔钎焊接接头的组织与断裂行为[J]. 马志鹏,于心泷,孟庆武. 中国有色金属学报. 2015(11)
[3]钛/铝爆炸复合板结合区域的微观组织及力学性能的研究[J]. 夏鸿博,王少刚,贲海峰. 压力容器. 2013(08)
[4]无针搅拌摩擦点焊技术研究现状分析[J]. 代建辉,赵华夏,栾国红. 航空制造技术. 2013(11)
[5]铝/钛异种金属的电子束熔钎焊[J]. 王亚荣,滕文华,余洋,樊亚丽. 机械工程学报. 2012(20)
[6]国内外搅拌摩擦点焊的研究进展[J]. 董涛,王朗,陆昌进,王敏. 现代焊接. 2012(02)
[7]钛/铝异种金属搅拌摩擦焊搭接接头的组织结构[J]. 陈玉华,倪泉,黄春平,柯黎明. 焊接学报. 2011(09)
[8]搅拌摩擦点焊技术简介[J]. 赵衍华,张丽娜,刘景铎,杜岩锋,王国庆. 航天制造技术. 2009(02)
[9]工艺参数对复合搅拌摩擦点焊接头力学性能的影响[J]. 严铿,冯杏梅,赵勇,曹亮. 焊接学报. 2008(06)
[10]铝合金摩擦点焊工艺参数的优化[J]. 刘克文,邢丽,柯黎明. 新技术新工艺. 2007(06)
硕士论文
[1]铝合金搅拌摩擦点焊接头界面迁移及力学性能[D]. 宋骁.南昌航空大学 2012
[2]TC4钛合金搅拌摩擦焊接头组织与性能研究[D]. 谢飞飞.南昌航空大学 2012
[3]焊接工艺参数对铝合金摩擦点焊接头成形的影响[D]. 刘克文.南昌航空大学 2007
[4]异种金属搅拌摩擦焊接过程有限元分析[D]. 穆耀钊.西北工业大学 2006
本文编号：3026081
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