2195-T8铝锂合金搅拌摩擦焊接工艺参数对接头力学性能及显微组织的影响
发布时间：2021-03-02 21:57
本文选用7.5mm厚2195-T8铝锂合金板材作为母材,通过选择不同的焊接工艺参数对板材进行搅拌摩擦焊接。利用拉伸试验、扫描电子显微镜（SEM）、电子背散射衍射技术（EBSD）等对不同焊接参数下获得的焊接接头的力学性能及微观组织演变过程进行了研究,分析了接头中各区域内的晶粒尺寸演变、第二相演变及织构组分的演变与材料力学性能变化之间的关系,并最终建立了2195-T8铝锂合金搅拌摩擦焊接工艺窗口。主要研究结果如下:（1）接头的抗拉强度随前进速度增加而降低,并出现根部弱连接缺陷（kissing-bond）;接头的抗拉强度随旋转速度升高而降低,并且会出现隧道（tunnel）等缺陷。（2）焊接接头横截面的硬度分布呈“W”形,焊核区硬度由顶至底逐渐降低。焊核区晶粒尺寸由顶至底不断减小,前进速度越高焊核区晶粒尺寸越小。接头中第二相对力学性能的影响要大于晶粒尺寸的影响。（3）该合金的适宜焊接参数范围较窄,当搅拌头前进速度在5070 mm*min-1,旋转速度在500700 r*min-1时,热量输入充分,这时获得的...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
合金化元素对铝合金密度及弹性模量的影响
图 1.3 搅拌摩擦焊接原理图g. 1.3 Schematic presentation of fricition stir welding techn熔化焊接技术，搅拌摩擦焊接具备许多不可比拟温度低，接头软化范围小；表面前处理简单，搅头中不会出现因熔化吸氢造成的气泡和孔洞等缺动化程度高；安全、绿色、无污染等。焊接也存在一些的局限性，主要表现在：中需要将工件牢固地固定在工装上，以保证焊接焊接结束后会不可避免的在最后留下“匙孔”，在材料的浪费；摩擦焊在对焊直焊缝上应用较多，但对于空间曲较少；接可以通过专门的搅拌摩擦焊机完成，也可以使了特定的目的制造的定制设备。尽管该方法在设
搅拌摩擦焊接技术为重庆的轻轨列车制作焊接铝合金地板；Eelipse500 客机的飞机蒙皮、地板及结构件均利用搅拌摩擦焊接技术制造。搅拌摩擦焊接技术也朝着自动化和智能化方向快速发展，在未来搅拌摩擦焊接技术将会得到持续的关注。1.2.2 搅拌摩擦焊接工艺参数及焊接缺陷搅拌摩擦焊接过程的焊接参数（前进速度、旋转速度）、搅拌头设计、接头摆放位置等因素均会对焊接过程中材料的流动形式和温度分布产生影响，并最终影响材料的微观组织演变和接头性能。这些影响因素被绘制成了 Ishikawa 图，如图1.4，可分为 4 类[26]：① 搅拌头设计。搅拌头包括轴肩和搅拌针两部分，如图 1.5(a)，搅拌头设计包括轴肩和搅拌针的形状、直径、长度、倾角和材料选择。如前所述，搅拌头的作用是局部加热和带动材料流动。轴肩的直径决定被加热材料的体积，搅拌针长度决定了受搅拌材料的深度。在实际应用中通常选用带凹面的轴肩和圆柱带螺纹的搅拌针，但随着搅拌摩擦焊技术的发展，搅拌头的设计也越来越多样，如图 1.5(b)为近年来开发出的各类新型搅拌头,图 1.5(c)为英国焊接研究所(TWI)为适应不同的材料和加工条件专门设计的轴肩形状。
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型铝锂合金焊接技术研究现状[J]. 黄燕,王少刚,赵雅萱,叶庆丰. 有色金属加工. 2017(02)
[2]铝锂合金焊接技术的研究现状[J]. 周利,李高辉,刘朝磊,黄永宪,冯吉才. 焊接. 2017(01)
[3]超低密度铝锂合金的研究现状分析[J]. 罗磊,刘玉林,刘翠红. 热加工工艺. 2016(18)
[4]铝锂合金及其焊接技术研究进展[J]. 贲海峰,王少刚,章国涛,周煦洁,龚浩,蔡君德. 电焊机. 2015(01)
[5]铝合金搅拌摩擦焊接缺陷分析及工艺优化[J]. 孔凡校. 铸造技术. 2014(09)
[6]先进铝锂合金的特点及其在民用飞机上的应用[J]. 孙洁琼,张宝柱. 航空工程进展. 2013(02)
[7]时效时间对2198铝锂合金组织和力学性能的影响[J]. 王浩军,史春玲,杨文华,张超,曾卫东. 热加工工艺. 2013(08)
[8]铝锂合金的合金化与微观组织演化[J]. 郑子樵,李劲风,陈志国,李红英,李世晨,谭澄宇. 中国有色金属学报. 2011(10)
[9]厚板铝合金搅拌摩擦焊接头不同状态微观组织与力学性能[J]. 徐韦锋,刘金合,栾国红,董春林. 金属学报. 2009(04)
[10]搅拌摩擦焊接头缺陷分析[J]. 达朝炳. 热加工工艺. 2009(05)
硕士论文
[1]5A30铝合金搅拌摩擦焊接过程中微观组织及性能研究[D]. 甘文英.重庆大学 2014
[2]2195铝锂合金焊接工艺及其接头组织性能研究[D]. 束彪.沈阳航空工业学院 2010
[3]再结晶织构对铝合金板材力学性能的影响[D]. 陈芳芳.河北工业大学 2007
本文编号：3060023
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
合金化元素对铝合金密度及弹性模量的影响
图 1.3 搅拌摩擦焊接原理图g. 1.3 Schematic presentation of fricition stir welding techn熔化焊接技术，搅拌摩擦焊接具备许多不可比拟温度低，接头软化范围小；表面前处理简单，搅头中不会出现因熔化吸氢造成的气泡和孔洞等缺动化程度高；安全、绿色、无污染等。焊接也存在一些的局限性，主要表现在：中需要将工件牢固地固定在工装上，以保证焊接焊接结束后会不可避免的在最后留下“匙孔”，在材料的浪费；摩擦焊在对焊直焊缝上应用较多，但对于空间曲较少；接可以通过专门的搅拌摩擦焊机完成，也可以使了特定的目的制造的定制设备。尽管该方法在设
搅拌摩擦焊接技术为重庆的轻轨列车制作焊接铝合金地板；Eelipse500 客机的飞机蒙皮、地板及结构件均利用搅拌摩擦焊接技术制造。搅拌摩擦焊接技术也朝着自动化和智能化方向快速发展，在未来搅拌摩擦焊接技术将会得到持续的关注。1.2.2 搅拌摩擦焊接工艺参数及焊接缺陷搅拌摩擦焊接过程的焊接参数（前进速度、旋转速度）、搅拌头设计、接头摆放位置等因素均会对焊接过程中材料的流动形式和温度分布产生影响，并最终影响材料的微观组织演变和接头性能。这些影响因素被绘制成了 Ishikawa 图，如图1.4，可分为 4 类[26]：① 搅拌头设计。搅拌头包括轴肩和搅拌针两部分，如图 1.5(a)，搅拌头设计包括轴肩和搅拌针的形状、直径、长度、倾角和材料选择。如前所述，搅拌头的作用是局部加热和带动材料流动。轴肩的直径决定被加热材料的体积，搅拌针长度决定了受搅拌材料的深度。在实际应用中通常选用带凹面的轴肩和圆柱带螺纹的搅拌针，但随着搅拌摩擦焊技术的发展，搅拌头的设计也越来越多样，如图 1.5(b)为近年来开发出的各类新型搅拌头,图 1.5(c)为英国焊接研究所(TWI)为适应不同的材料和加工条件专门设计的轴肩形状。
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型铝锂合金焊接技术研究现状[J]. 黄燕,王少刚,赵雅萱,叶庆丰. 有色金属加工. 2017(02)
[2]铝锂合金焊接技术的研究现状[J]. 周利,李高辉,刘朝磊,黄永宪,冯吉才. 焊接. 2017(01)
[3]超低密度铝锂合金的研究现状分析[J]. 罗磊,刘玉林,刘翠红. 热加工工艺. 2016(18)
[4]铝锂合金及其焊接技术研究进展[J]. 贲海峰,王少刚,章国涛,周煦洁,龚浩,蔡君德. 电焊机. 2015(01)
[5]铝合金搅拌摩擦焊接缺陷分析及工艺优化[J]. 孔凡校. 铸造技术. 2014(09)
[6]先进铝锂合金的特点及其在民用飞机上的应用[J]. 孙洁琼,张宝柱. 航空工程进展. 2013(02)
[7]时效时间对2198铝锂合金组织和力学性能的影响[J]. 王浩军,史春玲,杨文华,张超,曾卫东. 热加工工艺. 2013(08)
[8]铝锂合金的合金化与微观组织演化[J]. 郑子樵,李劲风,陈志国,李红英,李世晨,谭澄宇. 中国有色金属学报. 2011(10)
[9]厚板铝合金搅拌摩擦焊接头不同状态微观组织与力学性能[J]. 徐韦锋,刘金合,栾国红,董春林. 金属学报. 2009(04)
[10]搅拌摩擦焊接头缺陷分析[J]. 达朝炳. 热加工工艺. 2009(05)
硕士论文
[1]5A30铝合金搅拌摩擦焊接过程中微观组织及性能研究[D]. 甘文英.重庆大学 2014
[2]2195铝锂合金焊接工艺及其接头组织性能研究[D]. 束彪.沈阳航空工业学院 2010
[3]再结晶织构对铝合金板材力学性能的影响[D]. 陈芳芳.河北工业大学 2007
本文编号：3060023
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