铝/镁合金爆炸焊接层状复合界面形成机制及数值模拟
发布时间：2021-03-24 23:35
镁合金具有轻质高强的优势而且矿产资源储量丰富。然而,镁合金韧性低、耐腐蚀性差,制约了其轻质高强的优势发挥及应用。如果将镁合金表面覆盖一层铝合金材料,发挥铝合金高韧耐蚀的优势,可以改善镁合金表面性能并且提高其综合力学性能。本文采用爆炸焊接技术制备铝/镁合金层状复合材料,重点研究了其复合界面形成及接合机制。鉴于爆炸焊接过程的瞬时性和危险性,很难对其过程进行详细地捕捉。本文采用ANSYS有限元数值模拟的方法,以铝合金作复层,以镁合金作基体,研究了铝/镁合金层状复合过程的界面材料运动规律和界面接合机制。探讨了波浪状界面的形成过程,界面波形形貌的影响因素和界面区金属塑性流动机制。以数值模拟结果为依据,进行实际爆炸焊接试验。采用金相显微镜、扫描电镜及纳米压痕仪等方法,研究了爆炸焊接复合材料界面接合区的微观组织形貌特征,界面波前漩涡的形成机制和局部微区力学性能。铝/镁合金碰撞复合二维数值模拟表明,碰撞过程中产生了明显的波浪状接合界面。材料在碰撞点处的速度和压力值达到最大,镁合金的峰值压力可达8GPa,铝合金峰值压力可达2.2GPa,远远超过了材料自身的屈服强度。在碰撞过程中镁合金的有效塑性应变峰值可...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 镁合金表面改性研究现状
1.3 铝/镁合金层状复合材料制备技术
1.4 异种金属材料爆炸焊接复合研究现状
1.5 铝/镁合金爆炸复合过程存在的问题
1.6 本文研究的主要内容及技术路线
第二章 爆炸焊接过程二维数值模拟与界面分析
2.1 引言
2.2 二维有限元模型的建立
2.3 铝/镁合金的本构方程及参数
2.4 模拟结果分析讨论
2.4.1 波形界面与射流
2.4.2 界面压力分布
2.4.3 界面剪切应力分布
2.4.4 界面有效塑性应变分布
2.5 本章小结
第三章 爆炸焊接过程三维数值模拟与界面分析
3.1 引言
3.2 三维有限元模型的建立
3.3 炸药及铝/镁合金的本构方程及参数
3.4 模拟结果分析讨论
3.4.1 基复板的运动规律
3.4.2 基复板表面压力分布
3.4.3 基复板表面有效塑性应变分布
3.5 本章小结
第四章 爆炸焊接过程界面波形形成机制及影响因素
4.1 引言
4.2 界面波形形成过程物理模型
4.3 炸药量对界面波形的影响
4.4 基复板面间距对界面波形的影响
4.5 本章小结
第五章 爆炸焊接过程界面金属的塑性流动机制分析
5.1 引言
5.2 界面处金属塑性流动模型
5.3 界面处金属流动过程
5.4 界面处漩涡的形成机理
5.5 本章小结
第六章 爆炸焊接层状复合界面接合区形貌特征分析
6.1 引言
6.2 铝/镁合金复合材料及宏观形貌
6.3 铝/镁合金层状复合界面微观组织分析
6.3.1 铝/镁合金层状复合界面组织及微区硬度
6.3.2 绝热剪切带（ASB）组织及形成机制分析
6.3.3 复合界面区漩涡组织及形成机制分析
6.4 本章小结
第七章 结论及展望
7.1 结论
7.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间参加的科研项目和发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]动态塑性变形纯钛的绝热剪切带研究[J]. 许峰,张喜燕,程佑铭. 稀有金属材料与工程. 2013(04)
[2]DYNAMIC MECHANICAL BEHAVIOR OF 6061 AL ALLOY AT ELEVATED TEMPERATURES AND DIFFERENT STRAIN RATES[J]. Xueling Fan,Tao Suo,Qin Sun,Tiejun Wang. Acta Mechanica Solida Sinica. 2013(02)
[3]爆炸焊接的界面结合及成波机理研究现状[J]. 刘士彬,刘翠荣,吴志生. 机械工程与自动化. 2012(04)
[4]铝-镁合金磁脉冲焊接界面形貌研究[J]. 陈树君,夏羽,于洋,白立来,卢振洋. 稀有金属材料与工程. 2012(02)
[5]AZ31镁合金在TMPAC-AlCl3离子液体中电镀铝（英文）[J]. 刘奎仁,柳泉,韩庆,涂赣峰. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(09)
[6]Plastic deformation mechanisms of AZ31 magnesium alloy under high strain rate compression[J]. 杨勇彪,王富耻,谭成文,吴园园,才鸿年. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2008(05)
博士论文
[1]基于红外热像法镁合金及其焊接接头疲劳行为及评定理论研究[D]. 闫志峰.太原理工大学 2014
[2]BCC金属的塑性流动行为及其本构关系研究[D]. 郭伟国.西北工业大学 2007
硕士论文
[1]铝/镁合金爆炸焊接层状复合材料界面行为的研究[D]. 张楠.太原理工大学 2015
[2]镁合金—铝合金爆炸复合材料界面组织与性能的影响研究[D]. 张立奎.南京理工大学 2008
本文编号：3098598
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 镁合金表面改性研究现状
1.3 铝/镁合金层状复合材料制备技术
1.4 异种金属材料爆炸焊接复合研究现状
1.5 铝/镁合金爆炸复合过程存在的问题
1.6 本文研究的主要内容及技术路线
第二章 爆炸焊接过程二维数值模拟与界面分析
2.1 引言
2.2 二维有限元模型的建立
2.3 铝/镁合金的本构方程及参数
2.4 模拟结果分析讨论
2.4.1 波形界面与射流
2.4.2 界面压力分布
2.4.3 界面剪切应力分布
2.4.4 界面有效塑性应变分布
2.5 本章小结
第三章 爆炸焊接过程三维数值模拟与界面分析
3.1 引言
3.2 三维有限元模型的建立
3.3 炸药及铝/镁合金的本构方程及参数
3.4 模拟结果分析讨论
3.4.1 基复板的运动规律
3.4.2 基复板表面压力分布
3.4.3 基复板表面有效塑性应变分布
3.5 本章小结
第四章 爆炸焊接过程界面波形形成机制及影响因素
4.1 引言
4.2 界面波形形成过程物理模型
4.3 炸药量对界面波形的影响
4.4 基复板面间距对界面波形的影响
4.5 本章小结
第五章 爆炸焊接过程界面金属的塑性流动机制分析
5.1 引言
5.2 界面处金属塑性流动模型
5.3 界面处金属流动过程
5.4 界面处漩涡的形成机理
5.5 本章小结
第六章 爆炸焊接层状复合界面接合区形貌特征分析
6.1 引言
6.2 铝/镁合金复合材料及宏观形貌
6.3 铝/镁合金层状复合界面微观组织分析
6.3.1 铝/镁合金层状复合界面组织及微区硬度
6.3.2 绝热剪切带（ASB）组织及形成机制分析
6.3.3 复合界面区漩涡组织及形成机制分析
6.4 本章小结
第七章 结论及展望
7.1 结论
7.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间参加的科研项目和发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]动态塑性变形纯钛的绝热剪切带研究[J]. 许峰,张喜燕,程佑铭. 稀有金属材料与工程. 2013(04)
[2]DYNAMIC MECHANICAL BEHAVIOR OF 6061 AL ALLOY AT ELEVATED TEMPERATURES AND DIFFERENT STRAIN RATES[J]. Xueling Fan,Tao Suo,Qin Sun,Tiejun Wang. Acta Mechanica Solida Sinica. 2013(02)
[3]爆炸焊接的界面结合及成波机理研究现状[J]. 刘士彬,刘翠荣,吴志生. 机械工程与自动化. 2012(04)
[4]铝-镁合金磁脉冲焊接界面形貌研究[J]. 陈树君,夏羽,于洋,白立来,卢振洋. 稀有金属材料与工程. 2012(02)
[5]AZ31镁合金在TMPAC-AlCl3离子液体中电镀铝（英文）[J]. 刘奎仁,柳泉,韩庆,涂赣峰. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(09)
[6]Plastic deformation mechanisms of AZ31 magnesium alloy under high strain rate compression[J]. 杨勇彪,王富耻,谭成文,吴园园,才鸿年. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2008(05)
博士论文
[1]基于红外热像法镁合金及其焊接接头疲劳行为及评定理论研究[D]. 闫志峰.太原理工大学 2014
[2]BCC金属的塑性流动行为及其本构关系研究[D]. 郭伟国.西北工业大学 2007
硕士论文
[1]铝/镁合金爆炸焊接层状复合材料界面行为的研究[D]. 张楠.太原理工大学 2015
[2]镁合金—铝合金爆炸复合材料界面组织与性能的影响研究[D]. 张立奎.南京理工大学 2008
本文编号：3098598
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3098598.html
