钢/铝异种金属搅拌摩擦焊接头界面组织与性能的研究

发布时间：2022-02-21 18:03

　　铝合金具有比强度高、耐腐蚀性好和密度低等特点,已经部分取代钢材应用于汽车制造业。为了满足新能源汽车轻量化的要求,铝合金在汽车上的应用越来越多,因而钢/铝异种材料的焊接成为要解决的关键技术之一。然而由于钢/铝两种金属的物理性能和化学成分上存在着巨大差异,传统的弧焊连接技术已难以满足钢/铝焊接接头的性能要求。近年来,搅拌摩擦焊技术（Friotion Stir Welding,FSW）在铝合金焊接上显示出独特的优势,采用FSW技术解决钢/铝异种金属的焊接问题成为本领域研究的热点和难点。本文采用搅拌摩擦焊技术将3.0mm厚的6005A-T6铝合金和3.0mm厚的汽车副车架用S420MC钢板进行搭接连接,通过对焊缝成型、接头微观组织结构和力学性能的分析测试,研究了不同搅拌针长度、焊接参数（旋转速度和钢侧压入量）对钢/铝搭接接头强度的影响,并提出了在钢/铝搭接界面处采用等离子喷涂Zn粉的方法来抑制界面处金属间化合物生成从而提高钢/铝搅拌焊接头性能。试验表明针长为2.7mm的接头横截面界面处有孔洞产生,而针长为3.0mm的接头表面成型良好,无孔洞缺陷。两种针长焊接的钢/铝界面处都会有钢侧金属“飞边”... 

【文章来源】：长春工业大学吉林省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 钢/铝异种金属的焊接特点
    1.3 钢/铝异种金属焊接国内外研究现状
        1.3.1 钢/铝异种金属熔焊研究现状
        1.3.2 钢/铝异种金属压力焊研究现状
        1.3.3 钢/铝异种金属钎焊研究现状
    1.4 钢/铝异种金属的搅拌摩擦焊国内外研究现状
        1.4.1 钢/铝异种金属搅拌摩擦点焊国内外研究现状
        1.4.2 钢/铝异种金属对接搅拌摩擦焊国内外研究现状
        1.4.3 钢/铝异种金属搭接接头搅拌摩擦焊国内外研究现状
    1.5 本文主要研究内容
第2章 试验材料、方法及设备
    2.1 试验材料
    2.2 焊接方法及设备
    2.3 接头微观组织分析
    2.4 接头力学性能测试
    2.5 Zn层的制备方法
第3章 钢/铝FSW接头微观组织及性能分析
    3.1 钢/铝FSW焊缝成型
    3.2 钢/铝FSW焊缝横截面形貌特征
        3.2.1 钢/铝FSW接头宏观形貌
        3.2.2 钢/铝FSW接头微观组织
        3.2.3 钢/铝FSW接头界面微观组织
    3.3 钢/铝FSW接头的力学性能
        3.3.1 钢/铝FSW接头拉剪载荷试验
        3.3.2 钢/铝FSW接头断口XRD物相分析
        3.3.3 钢/铝FSW接头显微硬度
    3.4 本章小结
第4章 工艺参数对钢/铝FSW接头微观组织及性能的影响
    4.1 给进速度对钢/铝FSW接头组织及性能的研究
        4.1.1 钢/铝FSW焊缝成形
        4.1.2 钢/铝FSW接头宏观形貌
        4.1.3 钢/铝FSW接头界面微观组织
        4.1.4 钢/铝FSW接头拉剪载荷试验
    4.2 钢侧压入量对钢/铝FSW接头组织及性能的影响
        4.2.1 钢侧压入量对钢/铝FSW接头力学性能的影响
        4.2.2 钢/铝FSW接头断口XRD物相分析
    4.3 本章小结
第5章 Zn对钢/铝FSW接头组织及性能的影响
    5.1 钢/铝搅拌摩擦钎焊接头力学性能
    5.2 钢/铝搅拌摩擦钎焊接头宏观形貌
    5.3 Zn对钢/铝FSW接头成型及界面组织的影响
    5.4 Zn对钢/铝FSW接头力学性能的影响
        5.4.1 钢/铝FSW接头拉剪载荷试验
        5.4.2 钢/铝FSW接头XRD分析
        5.4.3 钢/铝FSW接头显微硬度
    5.5 Zn对钢/铝界面层金属间化合物生长机理的影响
    5.6 本章小结
第6章 结论
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]钢铝异种材料搅拌摩擦焊界面组织及性能[J]. 张桂源,郄新哲,宫文彪,宫明月,崔恒.  材料热处理学报. 2018(05)
[2]钢铝异种金属CMT焊接工艺研究[J]. 张勇,杨如松,李芳.  汽车工艺与材料. 2017(11)
[3]铝合金在中国民用航空器上的应用[J]. 王国军,王祝堂.  轻合金加工技术. 2017(11)
[4]铝钢异种材料搅拌摩擦搭接焊接工艺[J]. 张忠科,胥春龙,于洋,王希靖.  电焊机. 2016(10)
[5]汽车轻量化及铝合金在现代汽车生产中的应用[J]. 郑晖,赵曦雅.  锻压技术. 2016(02)
[6]Q235钢板与6082铝合金搅拌摩擦焊工艺[J]. 王希靖,邓向斌,王磊.  焊接学报. 2016(01)
[7]铝合金在船舶和海洋工程中的应用[J]. 齐忠原,巫瑞智,王国军,王强,侯乐干.  轻合金加工技术. 2016(01)
[8]Mechanical Properties and Microstructure of 6082-T6 Aluminum Alloy Joints by Self-support Friction Stir Welding[J]. Long Wan,Yongxian Huang,Weiqiang Guo,Shixiong Lv,Jicai Feng.  Journal of Materials Science & Technology. 2014(12)
[9]6005A-T6铝合金厚板单面与双面搅拌摩擦焊的性能比较[J]. 张秋征,宫文彪,刘杰.  材料热处理学报. 2014(06)
[10]铝和镀锌钢板的搅拌摩擦焊搭接分析[J]. 王希靖,申志康,张忠科.  焊接学报. 2011(12)

博士论文
[1]6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的组织与性能研究[D]. 董鹏.吉林大学 2014
[2]铝合金/高强钢异种金属电阻点焊研究[D]. 张伟华.吉林大学 2011

硕士论文
[1]6061-T6铝合金/SUS301L不锈钢异种金属电阻点焊的研究[D]. 苏雷.吉林大学 2016
[2]铝/钢搅拌摩擦搭接接头力学性能及组织特征研究[D]. 郭伟强.哈尔滨工业大学 2014
[3]铝钢异种金属冷金属过渡技术焊接性研究[D]. 余刚.兰州理工大学 2012



本文编号：3637783