Mg/Al异种金属超声波焊接接头组织与力学性能研究

发布时间：2022-04-27 22:15

　　镁合金和铝合金是21世纪应用较为广泛的轻金属,采用镁合金和铝合金代替钢板材料的焊接,在减少经济成本的同时,还符合工业发展所倡导的轻量化、绿色环保和节能减材的宗旨。但是镁合金和铝合金的焊接性较差,两者的物理化学性质差异较大,采用一般的熔焊方法很难得到性能优异的接头。超声波焊接具有焊接时间短、生产效率高、稳定性好、操作方便、对工件表面要求低等优点,有望实现Mg/Al异种金属的可靠连接。本文通过进行AZ31B镁合金和6082-T6铝合金异种金属的超声波焊接试验,研究了焊接能量、焊接振幅和焊接静压力对接头界面成形、微观组织和力学性能的影响规律;采用Zn箔和Sn箔作中间层,阻隔Mg和Al的互扩散,通过改变接头界面处的化合物种类和组织分布状态,使接头力学性能得到不同程度的改善,并在获得优质接头的同时降低焊接能量。试验结果表明:Mg/Al直接超声波焊接头界面较为平直,未出现明显的漩涡状塑性变形和机械咬合。接头界面在焊接能量为200 J时未能形成稳定的金属间化合物;当焊接能量增至500 J,接头界面处生成一层较薄的Mg-Al系金属间化合物;随着焊接能量的进一步增加,界面由薄的不均匀金属间化合物层逐渐转... 

【文章页数】：114 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 镁/铝异种金属的焊接性
    1.3 镁/铝异种金属焊接的研究进展
        1.3.1 镁/铝激光焊
        1.3.2 镁/铝电阻点焊
        1.3.3 镁/铝扩散焊
        1.3.4 镁/铝搅拌摩擦焊
        1.3.5 镁/铝超声波焊接
    1.4 本文主要研究内容
第2章 试验材料、设备与方法
    2.1 试验材料
    2.2 试验设备
        2.2.1 超声波焊接试验系统的构建
        2.2.2 试样焊前预处理及焊接装配调试
        2.2.3 超声波金属焊接原理及过程分析
    2.3 试验方法
        2.3.1 焊接热循环测试
        2.3.2 接头界面成形及微观组织分析
        2.3.3 接头力学性能测试
第3章 焊接参数对Mg/Al USW接头界面成形、组织及力学性能的影响
    3.1 焊接能量
        3.1.1 焊接能量对接头焊接热循环的影响
        3.1.2 焊接能量对接头界面宏观成形的影响
        3.1.3 焊接能量对接头界面微观成形和组织的影响
        3.1.4 焊接能量对接头力学性能的影响
    3.2 焊接振幅
        3.2.1 焊接振幅对接头焊接热循环的影响
        3.2.2 焊接振幅对接头界面微观成形的影响
        3.2.3 焊接振幅对接头力学性能的影响
    3.3 焊接静压力
        3.3.1 焊接静压力对接头焊接热循环的影响
        3.3.2 焊接静压力对接头界面微观成形的影响
        3.3.3 焊接静压力对接头力学性能的影响
    3.4 本章小结
第4章 Zn箔作中间层的Mg/Zn/Al USW接头界面成形、组织及力学性能研究
    4.1 不同焊接能量下Mg/Zn/Al USW接头焊接热循环
    4.2 不同焊接能量下Mg/Zn/Al USW接头界面成形机制
        4.2.1 Mg/Zn/Al USW接头界面宏观成形
        4.2.2 Mg/Zn/Al USW接头界面微观成形
    4.3 不同焊接能量下Mg/Zn/Al USW接头微观组织特点
    4.4 不同焊接能量下Mg/Zn/Al USW接头力学性能分析
        4.4.1 Mg/Zn/Al USW接头显微硬度分析
        4.4.2 Mg/Zn/Al USW接头剪切性能分析
    4.5 Mg/Zn/Al USW接头断裂机制研究
    4.6 本章小结
第5章 Sn箔作中间层的Mg/Sn/Al USW接头界面成形、组织及力学性能研究
    5.1 不同焊接能量下Mg/Sn/Al USW接头焊接热循环
    5.2 不同焊接能量下Mg/Sn/Al USW接头界面成形机制
        5.2.1 Mg/Sn/Al USW接头界面宏观成形
        5.2.2 Mg/Sn/Al USW接头界面微观成形
    5.3 不同焊接能量下Mg/Sn/Al USW接头微观组织特点
    5.4 不同焊接能量下Mg/Sn/Al USW接头力学性能分析
        5.4.1 Mg/Sn/Al USW接头显微硬度分析
        5.4.2 Mg/Sn/Al USW接头剪切性能分析
    5.5 Mg/Sn/Al USW接头断裂机制研究
    5.6 本章小结
第6章 结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]纳秒激光工艺参数对铝/镁异种焊缝成形的影响[J]. 高琼,王克鸿,郭顺,周琦,彭勇.  中国激光. 2018(01)
[2]Mg/Al真空扩散焊接头界面的显微组织和力学性能[J]. 马运柱,伍镭,龙路平,刘文胜,刘超.  中国有色金属学报. 2017(06)
[3]化学镀锡层对镁铝异种金属超声波焊接的影响[J]. 崔庆波,李玉龙,杨瑾,王裕波,余啸.  材料科学与工艺. 2017(02)
[4]AZ31镁合金/6061铝合金点焊接头的组织及力学性能[J]. 杨绍斌,杨东旭,董伟,高川,沈丁.  金属热处理. 2016(12)
[5]铝合金的研究现状及应用[J]. 白志玲.  科技广场. 2015(12)
[6]超声波金属焊接的现状及其发展趋势探讨[J]. 韩建辉.  科技创新与应用. 2015(35)
[7]金属超声波焊接技术及其应用[J]. 刘晓兵,李鹏,夏慧,姜风春,申世坤.  热加工工艺. 2015(15)
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[9]2A12与2A11铝合金超声波焊接工艺与组织研究[J]. 谢俊峰,朱有利,黄元林,白昶.  材料工程. 2015(03)
[10]点焊工艺参数对汽车用镁铝异种合金接头组织和性能的影响[J]. 段亚丽.  电焊机. 2014(11)

博士论文
[1]AZ31B镁合金/Q235低碳钢异种金属MIG焊的研究[D]. 汪晓勇.吉林大学 2016

硕士论文
[1]TiNi合金/TC4钛合金超声波焊焊接接头性能与界面组织研究[D]. 王理涛.南昌航空大学 2018
[2]异质不等厚双相钢DP1180/DP590电阻点焊接头组织和力学性能[D]. 王银雪.吉林大学 2018
[3]Cu/Al异种金属超声波焊接接头组织与力学性能[D]. 刘东锋.吉林大学 2018
[4]铝钢复合材料界面结合机理及金属间化合物生长行为的研究[D]. 郭校峰.广东工业大学 2017
[5]钢/铝异种金属瞬间液相扩散连接接头组织与力学性能[D]. 刘亚俊.吉林大学 2017
[6]层叠式锂电池制造中金属极片的超声波焊接工艺优化方法[D]. 李东.上海交通大学 2013
[7]Ag作中间层的镁铝扩散焊接研究[D]. 王仪宇.武汉理工大学 2012



本文编号：3649254