钛合金/铝合金脉冲激光焊接头组织与力学性能研究
发布时间：2023-03-11 20:14
钛合金与铝合金的复合结构结合了两种材料的优异性能,在航空航天和汽车等现代工业中具有很大的应用价值和广阔的应用前景,钛合金与铝合金的焊接技术也因此成为了关键,具有重要的研究价值和意义。但是钛合金与铝合金之间热物理性能的差异以及金属间化合物的影响使得两者之间的焊接存在困难,尤其是反应界面中的Ti-Al金属间化合物,严重影响了钛合金/铝合金接头的力学性能,因此减少或避免接头中的Ti-Al金属间化合物是钛合金/铝合金焊接技术中的一个主要研究方向。本文采用有限元软件对钛合金/铝合金激光焊过程中的温度场与焊接热循环进行模拟与计算,分别研究了激光束偏向钛合金和铝合金时焊接过程中界面附近的温度场分布及焊接热循环特点。结果表明钛合金与铝合金上的温度场分布并不对称,热循环曲线也具有不同的特点,在界面处紧邻的两点会由于较大的温差而在同一时刻处于不同的物态,温差最大超过2500℃。在此基础上,计算并分析了添加Nb或V中间层材料的接头温度分布特点,计算结果表明,在合适的焊接条件下,可以使部分中间层材料熔化,同时钛合金一侧不超过其熔化温度,只在钛合金/中间层材料界面达到一定的温度以促进原子扩散。基于对焊接过程中温...
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的背景和意义
1.2 钛合金与铝合金的焊接性特点
1.3 钛合金与铝合金焊接工艺的研究现状
1.3.1 固相焊
1.3.2 钎焊
1.3.3 熔化焊
1.4 激光焊接的原理及特点
1.5 课题主要研究目的与内容
第2章 试验材料、设备及方法
2.1 试验材料
2.2 试验设备及方法
2.2.1 激光焊接系统及焊接方法
2.2.2 接头显微组织检测设备及方法
2.2.3 接头力学性能检测设备及方法
2.2.4 有限元分析方法
第3章 钛合金/铝合金激光焊接头温度场数值分析
3.1 焊接过程的传热分析及求解方法
3.1.1 焊接过程的传热分析
3.1.2 控制方程
3.1.3 边界条件与初始条件
3.2 构建有限元模型
3.2.1 热源模型的选择
3.2.2 模型建立与网格划分
3.2.3 母材的物理性质
3.3 分析结果
3.3.1 焊接温度场分布
3.3.2 焊接热循环曲线
3.3.3 计算结果验证
3.4 本章小结
第4章 钛合金/铝合金直接激光焊接头界面成形及组织特点
4.1 光束偏向钛合金时熔池金属流动与界面成形特点
4.2 光束偏向钛合金时接头界面的组织特点
4.3 光束偏向钛合金时工艺参数对界面成形及组织的影响
4.3.1 光束偏移量的影响
4.3.2 激光功率的影响
4.3.3 脉冲宽度的影响
4.3.4 脉冲频率的影响
4.4 光束偏向铝合金时接头界面的组织特点
4.5 光束偏向铝合金时工艺参数对界面成形及组织的影响
4.5.1 光束偏移量的影响
4.5.2 激光功率的影响
4.5.3 脉冲宽度的影响
4.5.4 脉冲频率的影响
4.6 本章小结
第5章 钛合金/铝合金直接激光焊接头力学性能
5.1 光束偏向钛合金时工艺参数对接头力学性能的影响
5.1.1 光束偏移量的影响
5.1.2 激光功率的影响
5.1.3 脉冲宽度的影响
5.1.4 脉冲频率的影响
5.2 光束偏向铝合金时工艺参数对接头力学性能的影响
5.2.1 光束偏移量的影响
5.2.2 激光功率的影响
5.2.3 脉冲宽度的影响
5.2.4 脉冲频率的影响
5.3 接头的断裂形式
5.4 本章小结
第6章 添加中间层的钛合金/铝合金激光焊接头组织及力学性能
6.1 添加Nb中间层接头的组织和力学性能
6.1.1 光束偏移量对添加Nb中间层接头界面成形的影响
6.1.2 添加Nb中间层接头的界面组织特点
6.1.3 添加Nb中间层接头的力学性能
6.2 添加V中间层接头的组织和力学性能
6.2.1 光束偏移量对添加V中间层接头界面成形的影响
6.2.2 添加V中间层接头的界面组织特点
6.2.3 添加V中间层接头的力学性能
6.3 本章小结
第7章 结论
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
本文编号：3760167
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的背景和意义
1.2 钛合金与铝合金的焊接性特点
1.3 钛合金与铝合金焊接工艺的研究现状
1.3.1 固相焊
1.3.2 钎焊
1.3.3 熔化焊
1.4 激光焊接的原理及特点
1.5 课题主要研究目的与内容
第2章 试验材料、设备及方法
2.1 试验材料
2.2 试验设备及方法
2.2.1 激光焊接系统及焊接方法
2.2.2 接头显微组织检测设备及方法
2.2.3 接头力学性能检测设备及方法
2.2.4 有限元分析方法
第3章 钛合金/铝合金激光焊接头温度场数值分析
3.1 焊接过程的传热分析及求解方法
3.1.1 焊接过程的传热分析
3.1.2 控制方程
3.1.3 边界条件与初始条件
3.2 构建有限元模型
3.2.1 热源模型的选择
3.2.2 模型建立与网格划分
3.2.3 母材的物理性质
3.3 分析结果
3.3.1 焊接温度场分布
3.3.2 焊接热循环曲线
3.3.3 计算结果验证
3.4 本章小结
第4章 钛合金/铝合金直接激光焊接头界面成形及组织特点
4.1 光束偏向钛合金时熔池金属流动与界面成形特点
4.2 光束偏向钛合金时接头界面的组织特点
4.3 光束偏向钛合金时工艺参数对界面成形及组织的影响
4.3.1 光束偏移量的影响
4.3.2 激光功率的影响
4.3.3 脉冲宽度的影响
4.3.4 脉冲频率的影响
4.4 光束偏向铝合金时接头界面的组织特点
4.5 光束偏向铝合金时工艺参数对界面成形及组织的影响
4.5.1 光束偏移量的影响
4.5.2 激光功率的影响
4.5.3 脉冲宽度的影响
4.5.4 脉冲频率的影响
4.6 本章小结
第5章 钛合金/铝合金直接激光焊接头力学性能
5.1 光束偏向钛合金时工艺参数对接头力学性能的影响
5.1.1 光束偏移量的影响
5.1.2 激光功率的影响
5.1.3 脉冲宽度的影响
5.1.4 脉冲频率的影响
5.2 光束偏向铝合金时工艺参数对接头力学性能的影响
5.2.1 光束偏移量的影响
5.2.2 激光功率的影响
5.2.3 脉冲宽度的影响
5.2.4 脉冲频率的影响
5.3 接头的断裂形式
5.4 本章小结
第6章 添加中间层的钛合金/铝合金激光焊接头组织及力学性能
6.1 添加Nb中间层接头的组织和力学性能
6.1.1 光束偏移量对添加Nb中间层接头界面成形的影响
6.1.2 添加Nb中间层接头的界面组织特点
6.1.3 添加Nb中间层接头的力学性能
6.2 添加V中间层接头的组织和力学性能
6.2.1 光束偏移量对添加V中间层接头界面成形的影响
6.2.2 添加V中间层接头的界面组织特点
6.2.3 添加V中间层接头的力学性能
6.3 本章小结
第7章 结论
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
本文编号：3760167
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