激光焊接AZ31B-304不锈钢三明治板T型接头工艺及界面研究

发布时间：2017-07-20 08:25

  本文关键词：激光焊接AZ31B-304不锈钢三明治板T型接头工艺及界面研究

  更多相关文章： 镁合金 奥氏体不锈钢 激光焊 镁-钢T型接头 三明治板

【摘要】：随着经济和科技的快速发展,原材料的使用日益增加、能源的消耗急剧增加,因此对原材料的合理使用、资源的高效利用变得尤为重要,材料和结构的轻量化受到人们的重视程度也日渐增加,其中三明治板受到了广泛的关注与重视。近年来有更多的人参与到了对三明治板的制造工艺及界面研究工作中,但是他们都是针对同种金属特别是钢的三明治板的研究,而对异种金属三明治板的研究特别少。AZ31B镁合金密度小、比强度高,304不锈钢塑性韧性好、耐腐蚀、无磁性,这两种材料都有很广泛的使用领域。但是镁合金易被腐蚀,不锈钢密度大,大量使用会大大增加质量。所以,以304不锈钢为面板、AZ31B镁合金为芯板的三明治板结构很大程度上解决了两者的使用缺陷,又能发挥各自的优点,具有很大的研究价值和使用潜能。通过分析总结了镁钢异种金属的焊接研究成果,使用纯铜作为中间层激光焊的方法焊接镁-钢T型接头性能最佳。本文研究了添加铜夹层激光焊接AZ31B镁合金-304不锈钢T型接头及三明治板的工艺方法。并分析讨论了T型接头焊缝的成型、显微组织、力学性能与线能量的关系,以及不同线能量下的界面连接机理,最后分析了三明治板的力学性能。通过试验研究发现,不同芯板厚度的T型接头的最佳成型工艺参数也不同,当芯板厚度d=3mm时,最佳成型焊接参数为P=1650W、v=0.014m/s;当芯板厚度d=4mm时,最佳成型焊接参数为P=1700W、v=0.014m/s。T型接头焊缝熔深随线能量的增加明显增加,AZ31B与304不锈钢的连接宽度、缩颈处的宽度以及二者之比则呈下降趋势,说明当线能量增加时,缩颈处的宽度比AZ31B与304不锈钢的连接宽度降低的得更快,缩颈越严重。不同参数下,焊缝都是由(α-Mg+Mg2Cu)的连续组织、α-Mg以及前两者界面处的Mg-Al-Cu金属间化合物组成,不锈钢下表面有一层Fe-Cu-Mg-Al界面层。在铜完全熔化的区域,界面层下方是Mg-Al-Cu金属间化合物和α-Mg,线能量由低到高变化时,界面层下方的金属间化合物越来越少、α-Mg越来越多,Mg-Al-Cu金属间化合物的形态由片层状+颗粒状、网状+颗粒状、网状逐渐依次变化,α-Mg则分布于Mg-Al-Cu之间。在铜箔不完全熔化的区域,界面层下方为不完全熔化的铜与Mg-Al-Cu混合区。不同芯板厚度下,在面板被焊穿的最小线能量下,T型接头抗拉脱性能最好,d=3mm时为17.6MPa,d=4mm时为13.9MPa,接头呈脆性断裂。AZ31B镁合金-304不锈钢异种金属三明治板的三点弯曲首次破坏失效压力为1.3kN,失效位置为Fe-Cu界面处。
【关键词】：镁合金 奥氏体不锈钢 激光焊 镁-钢T型接头 三明治板
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG456.7;TG142.71
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题研究背景及意义10
• 1.2 激光焊接三明治板的研究现状10-14
• 1.2.1 激光焊接技术简介10-11
• 1.2.2 国外研究现状11-12
• 1.2.3 国内研究现状12-14
• 1.3 镁钢异种金属焊接现状14-17
• 1.4 本文主要研究内容17-20
• 第二章 实验材料设备及方法20-26
• 2.1 试验材料20-21
• 2.2 实验设备21-22
• 2.3 实验方法22-26
• 2.3.1 激光焊接T型接头及三明治板22-24
• 2.3.2 接头显微组织分析及力学性能测试24-26
• 第三章 激光焊接AZ31B与304不锈钢T型接头成型性分析26-42
• 3.1 AZ31B与304不锈钢焊接性26-27
• 3.2 焊接工艺对T型接头成型的影响27-40
• 3.2.1 激光功率对T型接头成型的影响28-34
• 3.2.2 焊接速度对T型接头成型的影响34-40
• 3.3 本章小结40-42
• 第四章 激光焊接T型接头及三明治板显微组织及力学性能分析42-70
• 4.1 T型接头显微组织分析42-58
• 4.1.1 面板304不锈钢被焊穿时显微组织分析42-51
• 4.1.2 面板304不锈钢未被焊穿时显微组织分析51-58
• 4.2 T型接头力学性能分析58-66
• 4.2.1 T型接头显微硬度的分析58-60
• 4.2.2 T型接头纳米压痕的分析60-62
• 4.2.3 T型接头的拉脱试验分析62-66
• 4.3 304不锈钢-AZ31B镁合金T型接头形成过程及其界面连接机制66-68
• 4.4 三明治板的力学性能分析68-69
• 4.5 本章小结69-70
• 第五章 结论70-72
• 参考文献72-78
• 致谢78-80
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及专利80

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郭鸿年;薛继仁;刘书华;;钢轨闪光焊接缺陷及其对接头性能的影响[J];焊接技术;1991年06期

2 赵勇;付娟;张培磊;严铿;蒋成禹;;焊接方法对6061铝合金接头性能影响的研究[J];江苏科技大学学报(自然科学版);2006年01期

3 邹明国;;粘接接头的耐久性及破坏机理[J];粘接;1982年06期

4 余宝海,成亚男;焊缝多次返修对接头性能影响的试验研究[J];压力容器;1989年01期

5 潘庆春;陈志良;;聚脂网带钢扣接头的研制与性能测试分析[J];集美大学学报(自然科学版);1993年02期

6 ;铝铜接头性能对比试验[J];中小型电机技术情报;1977年04期

7 刘卫红,孙大谦,贾树盛,邱小明,吴建红;颗粒增强铝基复合材料扩散连接研究进展[J];吉林工业大学学报(工学版);2002年03期

8 冯静,王玉,陈中中;浅谈用神经网络预测摩擦焊接头性能[J];大众科技;2005年08期

9 马彩霞;巴路军;刘小文;李文亚;蔺成效;;摩擦挤压焊接铝-钢接头的组织与性能研究[J];西北工业大学学报;2012年06期

10 朱政强,陈立功,饶德林,倪纯珍,卢立香,许立兴;振动调制电渣焊工艺参数与接头性能相关性[J];上海交通大学学报;2004年09期

中国重要会议论文全文数据库 前9条

1 骆瑞雪;李争显;;微电阻脉冲钎焊钛接头性能的研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年

2 车法星;黎立云;傅德明;;圆隧道衬砌接头试验及理论研究[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2002年

3 朱军;Anke Pyzalla;J.Bruckner;;钢铝熔钎复合接头的结构分析[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年

4 张雪健;庄晓莹;朱合华;;盾构隧道管片接头三维数值模型边界条件研究[A];第十三届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集[C];2014年

5 吴圣川;余啸;;激光-电弧复合焊7075-T6铝合金接头服役性能表征[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年

6 回丽;王岩;王磊;周松;张莹莹;;铝锂合金搅拌摩擦焊接头性能研究[A];第16届全国疲劳与断裂学术会议会议程序册[C];2012年

7 赵莉萍;杨慧;赵勇桃;;TC4钛合金的焊接实验研究[A];第二届全国背散射电子衍射（EBSD）技术及其应用学术会议暨第六届全国材料科学与图像科技学术会议论文集[C];2007年

8 林国标;黄继华;毛建英;李海刚;;SiC陶瓷连接的研究进展[A];第十一次全国焊接会议论文集（第1册）[C];2005年

9 毛唯;何剑雄;叶雷;张学军;陈波;;BNi82CrSiB钎料钎焊K403合金接头的性能[A];第十一次全国焊接会议论文集（第1册）[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前4条

1 涿州市建设局 王丽;贯彻《建筑法》 保障建筑安全[N];河北经济日报;2007年

2 ;MT-RJ接头可以胜任千兆传输[N];计算机世界;2002年

3 Avaya Labs;LC与小型光连接器件(上)[N];计算机世界;2003年

4 龚娅;光缆如铜缆一样方便[N];中国计算机报;2002年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王东;Al-12.7Si-0.7Mg合金MIG焊与FSW接头微观组织与力学性能[D];东北大学;2014年

2 邓永芳;Mg/Al异种合金搅拌摩擦连接板材接头性能及铣削变形研究[D];南京航空航天大学;2015年

3 杨瑾;铝钢异种材料激光焊接工艺与机理研究[D];南昌大学;2015年

4 刘威;激光重熔微小接头中金锡化合物的演化及抑制[D];哈尔滨工业大学;2008年

5 李洪梅;TiNi形状记忆合金与不锈钢异种材料激光焊研究[D];吉林大学;2011年

6 杨敏;Si_3N_4/Inconel600部分液相扩散连接研究[D];山东大学;2003年

7 李行志;钛合金电子束焊接接头显微组织及疲劳性能研究[D];华中科技大学;2012年

8 赵雪梅;铝合金搅拌摩擦焊接头超声信号特征与质量评价方法[D];哈尔滨工业大学;2010年

9 罗忠兵;钎焊界面结构形态及对其接头剪切行为的影响[D];大连理工大学;2011年

10 计红军;超声楔形键合界面连接物理机理研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 霍海龙;铝合金中厚板等离子-MIG复合焊研究[D];西南交通大学;2015年

2 熊延金;高氮钢电子束焊接工艺及组织性能研究[D];南京理工大学;2015年

3 王璐;ZrB_2-SiC陶瓷扩散连接接头的原位强化及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

4 邵阳;Zn对Sn/Al界面结构及接头耐蚀性能影响的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

5 刘昂;高氮钢MIG焊焊缝增氮及接头组织性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

6 郑瑞青;C/SiC复合材料与TC4钛合金的钎焊工艺及机理研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

7 张帆;镀层对高强钢光纤激光焊接过程及接头性能的影响研究[D];上海交通大学;2015年

8 彭迟;基于电子束焊的异种金属熔焊连接机理[D];南昌航空大学;2015年

9 付强;表面状态对超弹性铍青铜薄片微电阻点焊接头性能的影响[D];南昌航空大学;2015年

10 郭贝贝;原位反应生成增强相用于碳/铜连接的研究[D];武汉工程大学;2015年

，

本文编号：567088