提高焊核区晶粒结构热稳定性的搅拌摩擦焊接新方法

发布时间：2017-12-14 07:29

  本文关键词：提高焊核区晶粒结构热稳定性的搅拌摩擦焊接新方法

  更多相关文章： 搅拌摩擦焊接 原位自生 第二相颗粒 细晶结构 晶粒长大

【摘要】：搅拌摩擦焊是一种新型的固相连接技术,很好解决了高强铝合金传统熔焊难以焊合的问题,在焊缝组织结构和力学性能上也有着明显的优越性。然而,受制于焊后热处理中焊核区细晶结构异常晶粒长大现象,航空航天、列车、汽车制造等领域的一些工艺条件下搅拌摩擦焊接头成型性能和力学性能会有所下降。提高焊核区细晶结构稳定性成为本领域研究的关键问题之一。本文采用添加焊料的搅拌摩擦焊接新方法,通过改进工艺条件在焊核区引入弥散分布的第二相颗粒,对焊核区细晶结构晶界产生钉扎作用。通过光学显微镜、扫面电子显微镜、透射电子显微镜等表征手段,研究了焊料与基体原为化合反应机理,和第二相颗粒的分布及其对焊核区晶粒结构的影响,并验证了焊接新方法对提高焊核区细晶结构热稳定性的作用。通过表征和分析,发现焊料与基体发生原位反应生成纳米级金属间化合物粒子。搅拌摩擦焊过程中瞬时高温和强变形的特性是引发金属间化合反应的直接因素。金属间化合反应是高温引起的扩散型固态相变,材料流动的机械作用大大加速了相变的进行。由于搅拌摩擦焊接过程中材料宏观流动剧烈而微观流动有限,微米级金属颗粒与纳米级金属间化合物颗粒在焊核区弥散行为存在差异。微米级别金属颗粒随着焊接道次数的增加,弥散程度明显加剧,在四道次后由原始的聚集状态转为弥散分布于焊核区,而纳米粒子大多仍呈聚集状态。焊料的添加使得焊核区第二项浓度明显高于母材。分析第二相颗粒的分布和焊核区晶粒结构可知,第二相颗粒浓度越大的区域,再结晶晶粒在长大过程中所受到的钉扎作用越强,越能保持细小的晶粒结构。热处理实验结构表明,整个焊核区未发生异常晶粒长大。第二相颗粒浓度高的区域,晶粒正常长大程度低于无第二相颗粒或颗粒浓度较低的区域。理论上应该发生异常晶粒长大的细晶区域,由于第二相颗粒的存在,细晶结构得以保持。晶粒结构较大的区域由于本身不具备异常晶粒长大的条件也避免了异常长大的发生。结果表明添加焊料在焊核区引入第二相颗粒对焊核区再结晶晶粒长大和焊后热处理中异常晶粒长大起着双重限制作用。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG453.9

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 汪建华,姚舜,魏良武,戚新海;搅拌摩擦焊接的传热和力学计算模型[J];焊接学报;2000年04期

2 王德庆,刘日明,丁成钢,刘书华;搅拌摩擦焊接技术的发展现状[J];大连铁道学院学报;2002年01期

3 彭成章,周鹏展,黄明辉;2024铝合金的搅拌摩擦焊接工艺及显微组织[J];湘潭矿业学院学报;2002年02期

4 刘小文,鄢君辉,薛朝改,段立宇;铜板搅拌摩擦焊接头金相组织及力学性能[J];焊接学报;2003年06期

5 刘小文,薛朝改,张小剑;铜板搅拌摩擦焊接工艺优化[J];焊接;2003年12期

6 王希靖,郭瑞杰,阿荣,韩晓辉;搅拌摩擦焊接头的温度检测[J];电焊机;2004年01期

7 林三宝,张华,赵衍华,吴林,冯吉才;搅拌摩擦焊接塑性流体流动的常用研究方法[J];电焊机;2004年S1期

8 赵衍华,林三宝,贺紫秋,吴林;二维搅拌摩擦焊接过程的数值模拟[J];中国有色金属学报;2005年06期

9 赵衍华,林三宝,吴林,贺紫秋;搅拌摩擦焊接过程流体数值模拟概述[J];电焊机;2005年08期

10 张昭,陈金涛,张洪武;搅拌摩擦焊接中压紧力的变化对焊接过程的影响[J];航空材料学报;2005年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张昭;陈金涛;刘亚丽;张洪武;;不同材料的搅拌摩擦焊接数值模拟[A];中国计算力学大会'2010（CCCM2010）暨第八届南方计算力学学术会议（SCCM8）论文集[C];2010年

2 张昭;刘亚丽;张洪武;;搅拌摩擦焊接中缺陷生成的数值模拟[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（下）[C];2007年

3 王卫兵;郭晓娟;;搅拌摩擦焊接热分析过程有限元模型的建立[A];第二届民用飞机制造技术及装备高层论坛资料汇编（论文集）[C];2010年

4 张利国;姬书得;姜文辉;;搅拌摩擦焊接头宏观形貌的研究现状[A];第二届民用飞机制造技术及装备高层论坛资料汇编（论文集）[C];2010年

5 贾洪德;张春杰;黄征;;推进剂贮箱薄壁箱底搅拌摩擦焊接[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年

6 刘亚丽;张昭;陈金涛;张洪武;;搅拌摩擦焊接数值模拟的网格敏感性分析[A];中国计算力学大会'2010（CCCM2010）暨第八届南方计算力学学术会议（SCCM8）论文集[C];2010年

7 李鲲鹏;郭伦春;万发荣;龙毅;;搅拌摩擦焊接过程中的组织结构与焊接工艺的关系[A];第六届21世纪中国焊接技术研讨会暨第四届计算机在焊接中的应用交流会论文专刊[C];2004年

8 苏晓莉;王快社;周俊杰;王训宏;;铝合金搅拌摩擦焊接参数对温度场的影响[A];全国第十三届轻合金加工学术交流会论文集[C];2005年

9 刘会杰;陈迎春;冯吉才;;2219-0铝合金搅拌摩擦焊接技术研究[A];第十一次全国焊接会议论文集（第1册）[C];2005年

10 刘小文;杨宁宁;穆耀钊;;异种金属搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能[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1条

1 吴思;攻关能手的完美追求[N];中国航天报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 张昭;搅拌摩擦焊接过程中材料行为及力学响应的数值模拟[D];大连理工大学;2006年

2 张忠科;搅拌摩擦焊接过程的多场检测及耦合关键问题研究[D];兰州理工大学;2010年

3 谢广明;搅拌摩擦焊接镁及铜合金的微观组织和力学性能[D];哈尔滨工业大学;2008年

4 李兵;6063铝合金薄板搅拌摩擦焊接工艺及机理的研究[D];东北大学;2009年

5 刘德佳;搅拌摩擦焊接镁合金微区织构、力学性能与断裂机制[D];重庆大学;2014年

6 张正伟;搅拌摩擦焊接构件残余状态和疲劳寿命研究[D];大连理工大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 梁春朗;搅拌摩擦焊接5083-H321铝合金板材的晶体取向演变[D];广东工业大学;2013年

2 陶娟;铝—铜异种金属搅拌摩擦焊接机理和工艺研究[D];南京理工大学;2015年

3 陈吉;提高焊核区晶粒结构热稳定性的搅拌摩擦焊接新方法[D];上海交通大学;2015年

4 杨昭;2219铝合金搅拌摩擦焊接板材塑性成形性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

5 王训宏;搅拌摩擦焊接过程中的若干问题研究[D];西安建筑科技大学;2007年

6 李树伟;铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳裂纹扩展速率试验研究[D];兰州理工大学;2008年

7 项俊锋;载流—搅拌摩擦焊接行为的有限元分析[D];重庆大学;2013年

8 邸曙升;7075铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能评定和缺陷分析的研究[D];天津大学;2007年

9 钱晓强;铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀行为研究[D];天津大学;2007年

10 苏晓莉;5A02铝合金搅拌摩擦焊接工艺及温度场研究[D];西安建筑科技大学;2006年

，

本文编号：1287057