Al/Mg异种金属搅拌摩擦焊金属间化合物的形成机理研究
发布时间：2021-01-28 17:45
Al/Mg异种金属结构在铝镁叠层装甲,航空航天的飞机机翼、舱体、各种机匣及火箭壳体、航天发动机以及零部件以及汽车行业的连杆等方面有着非常广泛的应用。然而,接头中存在的金属间化合物（Intermetallic Compound,IMC）是影响焊接接头成形质量及性能的关键因素。因此,研究IMC的形成机理,并提出可能的控制措施,对改善Al/Mg异种金属搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding,FSW）接头性能具有重要的意义。基于此,本文分别从热力学、扩散动力学、物理模拟及数值模拟等角度对Al/Mg异种金属FSW接头中IMC进行分析,为异种金属FSW工艺优化及接头IMC调控提供理论依据。首先,对6061铝合金和AZ31镁合金进行搅拌摩擦焊,在搅拌头转速为800rpm、焊速为120mm/min时获得无缺陷接头。对接头组织性能进行分析,发现接头中形成的Al3Mg2和Al12Mg17金属间化合物是造成接头产生缺陷、性能差及焊接难度大的主要原因。基于此,从热力学角度对铝-镁二元合金、铝-锌-镁三元合金中IMC的Gibbs自由能进行计算,同时对不同铝-镁和铝-锌-镁成分比例的非平衡凝固过程...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＡＩ－Ｍｇ二元合金相图??虽然，错－镇异种金属的焊接难度很大，但由于在实际工业生产中的需求，大量学??－，
在适当优化后的参数下进行Ａｌ／Ｍｇ异种金属低温针焊时，接头可Ｗ得到最好的组织和??性能。并且Ｓｎ－Ｚｎ针料能很好的抑制Ａｌ３Ｍｇ２及Ａｌｉ２Ｍｇｉ７脆性相的产生。其接头组织如??图１－２所示。??議知Ｓ卿叩纖ｇｎｎｍｉｉｇｉ??图１－２接头界面处的微观组织??随着新型固相焊接工艺？５＼＾的迅速发展，其１＾生产成本低、接头性能好、焊接无??污染等优点在航空航天、船舶和车体制造等行业中广泛应用ＦＳＷ利用高速旋转??的揽拌头（由特殊形状轴肩和揽拌针构成），在轴向压力的作用下插入待焊接的工件中，??
揽拌头前进侧（材料流动方向与焊接方向一致）的材料流动到后退侧（材料流动??方向与焊接方向相反），同时揽拌头沿着待焊件的接缝移动，后退侧金属填充到前进侧，??从而形成完整的焊缝ｐｑ。其原理如图１－３所示。??？接瘦橡?Ｓ热狹影辩孩??機雞＇詩?ｄ耀涼控??图１－３巧Ｗ工艺示意图??ＦＳＷ焊接接头分为揽拌区（Ｓｔｉｒ?Ｚｏｎｅ，?ＳＺ）、热机影响区（Ｔｈｅｒｍｏｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌ－ａ瓶ｃｔｅｄ??Ｚｏｎｅ）、热影响区（Ｈｅａｔ－ａｆｆｅｃｔｅｄ?Ｚｏｎｅ，?ＨＡＺ）、母材（Ｂａｓｅ?Ｍａｔｅｒｉａｌ，?ＢＭ）四个不同??的区域Ｐ７‘３０；ｌ。其分布如图如图１－４所示。??ａＭｉａｔｔａｔｏａｉｉｇＢＢａａａｇａＢａＨａａｉｆｔｉＭｉｔｒｔｉｌ?化?ｍｊｊＬｉ’底補??—■■■，■？ｉ，ｉ，ｉ，ｉ，??图１－４?ＦＳＷ接头宏观形貌??与传统溶化焊相比，ＦＳＷ在铅、读方面的焊接有明显的优势，其主要体现在下列??几个方面：??（ａ）
【参考文献】：
期刊论文
[1]6061-T4铝合金搅拌摩擦焊焊接热循环特性分析[J]. 徐凤林,付宁宁,吉华,汪虎,张腾. 电焊机. 2014(04)
[2]国内外异种材料搅拌摩擦焊的研究现状及发展趋势[J]. 郁炎,张建欣,李士凯. 兵器材料科学与工程. 2013(06)
[3]铝/钛（Al/Ti）散热器的搅拌摩擦钎焊新技术研究[J]. 张贵锋,赵欢,王士元. 现代焊接. 2013(08)
[4]Microstructure and Property of Friction Stir Welding Joint of 7075A1 and AZ31BMg[J]. 李达,崔占全,杨庆祥,孙兵,孙明辉. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2012(06)
[5]LC9铝合金搅拌摩擦焊热力影响区金属的变形行为研究[J]. 邢丽,熊俊,刘奋成,杨成刚,夏春. 南昌航空大学学报(自然科学版). 2012(02)
[6]搅拌针偏移对7075铝合金-AZ31镁合金接头组织及性能的影响[J]. 康举,付瑞东,栾国红,何淼. 稀有金属材料与工程. 2011(S2)
[7]镁合金和其他金属及合金的焊接[J]. 黄万群,马立军,王新. 宇航材料工艺. 2010(04)
[8]Dissimilar friction stir welding between 5052 aluminum alloy and AZ31 magnesium alloy[J]. 鄢勇,张大童,邱诚,张文. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(S2)
[9]异种金属激光焊接关键问题研究[J]. 虞钢,赵树森,张永杰,何秀丽,庞铭. 中国激光. 2009(02)
[10]共晶合金中间层连接镁/铝异种金属的界面组织及结合强度研究[J]. 李线绒,梁伟,赵兴国,刘奋成,张艳,付晓鹏. 稀有金属材料与工程. 2008(11)
博士论文
[1]铝合金5083/镁合金AZ31异种金属搅拌摩擦搭接焊及连接机理研究[D]. 陈影.大连交通大学 2012
[2]异种金属镁合金和铝合金熔焊焊接性研究[D]. 柳绪静.大连理工大学 2010
[3]镁合金AZ31/铝合金6061异种金属接触反应钎焊研究[D]. 赵丽敏.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]锌夹层辅助镁/铝异种金属熔焊工艺研究[D]. 房林.哈尔滨工业大学 2013
[2]Mg/Al异种金属激光焊接试验研究[D]. 田伟.湖南大学 2013
[3]搅拌摩擦焊温度场数值模拟研究[D]. 陈婷.东北大学 2012
[4]镁/铝异种金属低温钎焊工艺及性能研究[D]. 王志.大连理工大学 2012
[5]高强铝合金热变形行为研究[D]. 田涛.燕山大学 2012
[6]5052铝合金与AZ31镁合金的搅拌摩擦焊接[D]. 鄢勇.华南理工大学 2010
[7]2A12铝合金搅拌摩擦焊温度场及塑性材料流动的数值分析[D]. 张文斌.山东大学 2010
[8]镁、铝异种金属接触反应钎焊研究[D]. 谭锦红.大连理工大学 2007
[9]镁铝异种金属激光焊接的研究[D]. 李慧.北京工业大学 2007
本文编号：3005409
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＡＩ－Ｍｇ二元合金相图??虽然，错－镇异种金属的焊接难度很大，但由于在实际工业生产中的需求，大量学??－，
在适当优化后的参数下进行Ａｌ／Ｍｇ异种金属低温针焊时，接头可Ｗ得到最好的组织和??性能。并且Ｓｎ－Ｚｎ针料能很好的抑制Ａｌ３Ｍｇ２及Ａｌｉ２Ｍｇｉ７脆性相的产生。其接头组织如??图１－２所示。??議知Ｓ卿叩纖ｇｎｎｍｉｉｇｉ??图１－２接头界面处的微观组织??随着新型固相焊接工艺？５＼＾的迅速发展，其１＾生产成本低、接头性能好、焊接无??污染等优点在航空航天、船舶和车体制造等行业中广泛应用ＦＳＷ利用高速旋转??的揽拌头（由特殊形状轴肩和揽拌针构成），在轴向压力的作用下插入待焊接的工件中，??
揽拌头前进侧（材料流动方向与焊接方向一致）的材料流动到后退侧（材料流动??方向与焊接方向相反），同时揽拌头沿着待焊件的接缝移动，后退侧金属填充到前进侧，??从而形成完整的焊缝ｐｑ。其原理如图１－３所示。??？接瘦橡?Ｓ热狹影辩孩??機雞＇詩?ｄ耀涼控??图１－３巧Ｗ工艺示意图??ＦＳＷ焊接接头分为揽拌区（Ｓｔｉｒ?Ｚｏｎｅ，?ＳＺ）、热机影响区（Ｔｈｅｒｍｏｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌ－ａ瓶ｃｔｅｄ??Ｚｏｎｅ）、热影响区（Ｈｅａｔ－ａｆｆｅｃｔｅｄ?Ｚｏｎｅ，?ＨＡＺ）、母材（Ｂａｓｅ?Ｍａｔｅｒｉａｌ，?ＢＭ）四个不同??的区域Ｐ７‘３０；ｌ。其分布如图如图１－４所示。??ａＭｉａｔｔａｔｏａｉｉｇＢＢａａａｇａＢａＨａａｉｆｔｉＭｉｔｒｔｉｌ?化?ｍｊｊＬｉ’底補??—■■■，■？ｉ，ｉ，ｉ，ｉ，??图１－４?ＦＳＷ接头宏观形貌??与传统溶化焊相比，ＦＳＷ在铅、读方面的焊接有明显的优势，其主要体现在下列??几个方面：??（ａ）
【参考文献】：
期刊论文
[1]6061-T4铝合金搅拌摩擦焊焊接热循环特性分析[J]. 徐凤林,付宁宁,吉华,汪虎,张腾. 电焊机. 2014(04)
[2]国内外异种材料搅拌摩擦焊的研究现状及发展趋势[J]. 郁炎,张建欣,李士凯. 兵器材料科学与工程. 2013(06)
[3]铝/钛（Al/Ti）散热器的搅拌摩擦钎焊新技术研究[J]. 张贵锋,赵欢,王士元. 现代焊接. 2013(08)
[4]Microstructure and Property of Friction Stir Welding Joint of 7075A1 and AZ31BMg[J]. 李达,崔占全,杨庆祥,孙兵,孙明辉. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2012(06)
[5]LC9铝合金搅拌摩擦焊热力影响区金属的变形行为研究[J]. 邢丽,熊俊,刘奋成,杨成刚,夏春. 南昌航空大学学报(自然科学版). 2012(02)
[6]搅拌针偏移对7075铝合金-AZ31镁合金接头组织及性能的影响[J]. 康举,付瑞东,栾国红,何淼. 稀有金属材料与工程. 2011(S2)
[7]镁合金和其他金属及合金的焊接[J]. 黄万群,马立军,王新. 宇航材料工艺. 2010(04)
[8]Dissimilar friction stir welding between 5052 aluminum alloy and AZ31 magnesium alloy[J]. 鄢勇,张大童,邱诚,张文. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(S2)
[9]异种金属激光焊接关键问题研究[J]. 虞钢,赵树森,张永杰,何秀丽,庞铭. 中国激光. 2009(02)
[10]共晶合金中间层连接镁/铝异种金属的界面组织及结合强度研究[J]. 李线绒,梁伟,赵兴国,刘奋成,张艳,付晓鹏. 稀有金属材料与工程. 2008(11)
博士论文
[1]铝合金5083/镁合金AZ31异种金属搅拌摩擦搭接焊及连接机理研究[D]. 陈影.大连交通大学 2012
[2]异种金属镁合金和铝合金熔焊焊接性研究[D]. 柳绪静.大连理工大学 2010
[3]镁合金AZ31/铝合金6061异种金属接触反应钎焊研究[D]. 赵丽敏.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]锌夹层辅助镁/铝异种金属熔焊工艺研究[D]. 房林.哈尔滨工业大学 2013
[2]Mg/Al异种金属激光焊接试验研究[D]. 田伟.湖南大学 2013
[3]搅拌摩擦焊温度场数值模拟研究[D]. 陈婷.东北大学 2012
[4]镁/铝异种金属低温钎焊工艺及性能研究[D]. 王志.大连理工大学 2012
[5]高强铝合金热变形行为研究[D]. 田涛.燕山大学 2012
[6]5052铝合金与AZ31镁合金的搅拌摩擦焊接[D]. 鄢勇.华南理工大学 2010
[7]2A12铝合金搅拌摩擦焊温度场及塑性材料流动的数值分析[D]. 张文斌.山东大学 2010
[8]镁、铝异种金属接触反应钎焊研究[D]. 谭锦红.大连理工大学 2007
[9]镁铝异种金属激光焊接的研究[D]. 李慧.北京工业大学 2007
本文编号：3005409
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3005409.html
教材专著
