Mg/Al液固扩散连接界面特性的数值计算

发布时间：2024-07-03 00:50

　　随着使用环境越来越复杂,单一材料已无法满足需求,这就体现出异种金属连接的重要性。镁合金和铝合金是应用最为广泛的两种轻量化金属材料,但镁和铝易氧化,二者膨胀系数差异较大,且易反应形成脆性金属间化合物等,这些特点都使得镁合金和铝合金的焊接很困难。除了必要的实验研究以外,数值模拟技术也是一种有效的研究手段,可以在预先判断出不同的实验参数对实验结果的影响。本文主要针对液态镁(合金)压铸包覆固态铝(合金)(即一种异种金属“液固复合”工艺)中的关键技术开展理论和相关实验研究,主要包括:(1)采用锌酸盐表面处理技术加电镀锌以及添加微量元素Ga的方法去除固态铝(合金)表面的氧化膜;(2)运用流体动力学和流体体积模型来模拟计算液态镁合金(AM60)在固态铝合金(A390)表面上的流动,并分析不同镁合金含量和铝合金预热温度对其的影响;(3)运用有限元来模拟计算AM60/A390液固复合界面的残余应力分布情况,并分析不同镁合金含量和铝合金预热温度对其的影响;(4)采用分子动力学研究纯镁/纯铝,液/固复合界面的原子扩散及其原子富集分布,并通过与理论计算以及实验数据相对比,得出扩散时间以及界面厚度。主要研究结果...

【文章页数】：99 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２镁铝发动机缸体??

?焊??？?＊?Ｉ?全－金?§?ｉ?％?｜??图１．１汽车轻量化技术??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ?ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??由此可见，在汽车轻量化领域，铝合金和镁合金都有其优缺点，因此现设想??如果能够将二者进行连接，可以同时发挥出二者....

图１．１汽车轻量化技术??

又能降低单一金属的缺陷。首先将镁／错复合材料用于发动机市场的是德国宝??马公司的Ｚ４跑车，他们将过共晶硅铝合金作为发动机的缸套，然后在缸套外部??使用镁合金进行铸造来生产曲轴箱（图１．２）。这种在固态铝合金外部铸造液态镁合??金的工艺，则称之为“液态复合”。宝马公司在铝合金缸套外....

图１．３不同空间和时间尺度的模拟方法??

空间和时间尺寸。值得注意的是，微观特性和宏观特性是相互关联的，而不是相??互独立的，所以设法探讨不同尺度的材料特性也日益受到关注。一般对材料的模??拟可以分为四个尺度，分别有与之相对应的研究对象和理论依据（如图１．３所示：）：??１．

图１．４表面处理对润湿性的影响??Ｆｉ．?１．４?Ｔｈｅ?ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔ?ｏｎ?ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ??

合金表面原有的致密的氧化膜，所得的锌层可以有效的阻止锡合金表面的二次氧??化，这会使得液态铝合金和固态铝合金具有更为良好的润湿性（图丨．４），同时满??足所学的冶金结合（图１．５）。锌层的作用除了能去除氧化膜，提高润湿性，得到??良好的冶金结合以外，还可以作为保护耐蚀保护层，使得....

本文编号：4000272