异种铝合金搅拌摩擦焊工艺及接头组织性能研究

发布时间：2017-08-13 10:05

  本文关键词：异种铝合金搅拌摩擦焊工艺及接头组织性能研究

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【摘要】：铝合金具有质量轻,成本低等优势。异种铝合金焊接能发挥各自性能优势,满足对材质提出的不同要求,还可以更近一步节约成本。FSW作为固相焊接方法在铝合金的焊接方面存在无与伦比的优势,在现代工业生产中,异种铝合金FSW具有着较好的应用前景。本文选用5mm板厚的5A01与6082-T6铝合金作为研究对象,总结焊接工艺对接头组织结构的影响规律以及其与接头性能的相关性,建立工艺参数、组织结构、接头性能三者之间的对应关系,为异种铝合金焊接接头的组织性能的改善及寻找最优工艺参数奠定基础。焊缝表面形貌在各工艺参数下均成形较好。异种铝合金的焊接接头区域分布与同种较相似,WNZ出现洋葱环现象且随热输入增大而更饱满,双道焊与双面焊出现两个洋葱环,组织形貌更复杂。两种母材在WNZ混合均匀,晶粒细小均匀;HAZ为单一母材,晶粒粗大;TMAZ为过渡区域,部分组织为两种母材混合,晶粒在一定程度长大;各区域存在分界线。焊接过程后无新相析出,两种母材与焊缝较一致,但衍射角强度峰值发生改变。各焊接工艺下的显微硬度曲线趋势基本相同,曲线呈不规则“W”形。显微硬度纵向分布呈各层异性,上层平均值最高;增大转速或减小焊速均会增大接头平均值;搅拌针偏向后退侧或5A01为前进侧材料时平均值好;焊接参数变化下的抗拉强度与显微硬度规律一致。焊接道次不同时,单道焊接头平均硬度值最大,双面焊异向焊接拉伸性能最优;接头在TMAZ处断裂,为韧性断口,少部分区域呈脆性断裂特征。极化曲线与阻抗谱图结果吻合程度较好。焊接参数为1200rpm,60mm/min时,自腐蚀电位最大,耐腐蚀性能最好;搅拌针居中焊接时,焊接接头腐蚀速率最低;前进侧材料为6082时接头耐蚀性倾向好;焊接道次不同时,单道焊接头耐腐蚀性能好;选择适当的焊接工艺,焊接接头试样的自腐蚀电位与腐蚀电流密度与母材相比都发生正向移动,耐蚀性能增强。
【关键词】：异种铝合金 搅拌摩擦焊 接头组织 力学性能 耐腐蚀性
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG453.9
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第1章 绪论13-22
• 1.1 研究背景13
• 1.2 FSW概况13-15
• 1.3 异种铝合金FSW国内外研究现状15-20
• 1.3.1 异种铝合金搅拌摩擦焊工艺研究进展15-18
• 1.3.2 5系与6系异种铝合金FSW国内外研究现状18-19
• 1.3.3 其他组合异种铝合金FSW国内外研究现状19-20
• 1.4 研究内容20-22
• 第2章 试验材料、设备与方法22-27
• 2.1 试验材料22
• 2.2 试验设备22-24
• 2.2.1 FSW设备22-23
• 2.2.2 搅拌头的设计23
• 2.2.3 试验所用仪器23-24
• 2.3 试验过程24-27
• 2.3.1 FSW试验设计24-25
• 2.3.2 接头组织分析试验25-26
• 2.3.3 力学性能试验26
• 2.3.4 电化学腐蚀性能试验26-27
• 第3章 异种铝合金FSW接头形貌及微观特征27-43
• 3.1 工艺参数对焊缝表面成形的影响27-30
• 3.1.1 常规焊接工艺参数对焊缝表面成形的影响27-28
• 3.1.2 搅拌针偏置对焊缝表面成形的影响28-29
• 3.1.3 材料互置对焊缝表面成形的影响29-30
• 3.2 异种铝合金FSW焊接接头宏观组织分析30-36
• 3.2.1 常规焊接工艺参数下的接头宏观组织30-32
• 3.2.2 搅拌针偏置下的接头宏观组织32
• 3.2.3 材料互置下的接头宏观组织32-34
• 3.2.4 双道焊的接头宏观组织34-35
• 3.2.5 双面焊的接头宏观组织35-36
• 3.3 FSW接头的微观组织36-40
• 3.4 X射线衍射分析40-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第4章 异种铝合金FSW接头力学性能43-63
• 4.1 工艺参数对焊接接头显微硬度的影响43-51
• 4.1.1 焊接接头显微硬度的各层异性43-44
• 4.1.2 不同常规工艺参数对焊接接头显微硬度的影响44-46
• 4.1.3 搅拌针偏置对焊接接头显微硬度的影响46-47
• 4.1.4 材料互置对焊接接头显微硬度的影响47-48
• 4.1.5 双道焊对焊接接头显微硬度的影响48-49
• 4.1.6 双面焊对焊接接头显微硬度的影响49-50
• 4.1.7 FSW不同焊接道次对焊接接头显微硬度的不同影响50-51
• 4.2 工艺参数对焊接接头拉伸性能的影响51-56
• 4.2.1 不同常规工艺参数对焊接接头拉伸性能的影响51-52
• 4.2.2 搅拌针偏置对焊接接头拉伸性能的影响52-53
• 4.2.3 材料互置对焊接接头拉伸性能的影响53-54
• 4.2.4 双道焊对焊接接头拉伸性能的影响54-55
• 4.2.5 双面焊对焊接接头拉伸性能的影响55
• 4.2.6 FSW不同焊接道次下焊接接头的应力-应变曲线55-56
• 4.3 断口形貌分析56-61
• 4.3.1 母材的断口分析56-59
• 4.3.2 焊接接头的断口形貌59-61
• 4.4 本章小结61-63
• 第5章 异种铝合金FSW接头电化学腐蚀性能63-77
• 5.1 电化学测试技术方法及原理63-66
• 5.1.1 电极电位及腐蚀倾向63-64
• 5.1.2 极化曲线测量原理及方法64-65
• 5.1.3 阻抗图谱测量原理及方法65-66
• 5.2 极化曲线试验结果分析66-72
• 5.2.1 母材与焊接接头的极化曲线67-68
• 5.2.2 不同常规工艺参数下焊接接头的极化曲线68-69
• 5.2.3 搅拌针偏置下焊接接头的极化曲线69-70
• 5.2.4 材料互置下焊接接头的极化曲线70-71
• 5.2.5 FSW不同焊接道次下焊接接头的极化曲线71-72
• 5.3 阻抗图谱试验结果分析72-76
• 5.4 本章小结76-77
• 结论77-79
• 参考文献79-85
• 致谢85-86
• 详细摘要86-88

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本文编号：666695