铝/铜异种金属搅拌摩擦焊接头组织及性能研究
发布时间：2021-05-28 15:08
铝、铜两种有色金属均具有良好的导电、导热、耐蚀及加工成型性,铝与铜形成的连接件可以降低结构成本,同时减轻构件重量。目前,铝／铜复合结构的应用几乎遍及国民经济的各行业,而其连接的技术、质量和性能成为该结构应用的问题之一。传统的铝/铜异种金属连接方法主要有熔化焊、压力焊、钎焊、机械连接等,但都存在不可避免的缺点,导致接头成形质量差。因此寻求更好的铝/铜异种材料连接技术是焊接领域研究的热点之一。本文采用搅拌摩擦焊技术,对3mm厚的1060工业纯铝与T2紫铜进行连接,以此来解决传统焊接方法中存在的焊接性问题。首先,对铝/铜异种金属搅拌摩擦焊焊接工艺参数进行优化,在此基础上对接头宏观及微观组织、相组成、界面及力学性能进行了试验研究,并从界面腐蚀角度分析了界面结构与力学性能之间的关系。同时,对铝/铜异种接头内部塑性金属的流动行为及缺陷的产生做了较深入研究。研究结果表明,搅拌头轴肩凹槽及搅拌针表面的螺纹容易产生搅拌针粘针问题。轴肩设计成内凹型且搅拌针表面不带螺纹的搅拌头是进行铝/铜异种金属搅拌摩擦焊的最佳选择。搅拌针的偏移和母材的相对放置位置对接头成形及性能的影响较为明显,在合适的焊接工艺参数下,当...
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１攒拌摩擦焊原理示意图??－
１．２攒拌摩擦焊技术??１．２．１攒拌摩擦焊原理??如图１－１所示为揽拌摩擦焊工作原理示意图，与常规摩擦焊一样，揽拌摩擦焊同??样摩擦热作为焊接主要热源。焊接前，将待焊材料放置在垫板上，用工装卡具固定??好工件Ｗ防止焊接过程中发生相对位移。焊接时，将旋转的攪拌头缓慢插入紧固在工?．??作平台上的待焊工件对接缝处，在拨拌头的高速旋转下，揽拌头轴肩与待焊工件表面，??揽拌针与待焊王件接合处摩擦产生热量Ｗ及揽拌针附近材料塑性变形产生热量，使焊??缝周围一定区域内的材料软化达到塑性流动的状态。攪拌头前方发生剧烈塑性变形的??材料，在揽拌头沿焊接方向行走时，随着揽拌头的高速旋转被带到揽拌头的后方，对??其行走时留下的空腔进行填充，最终，在热和机械力的联合作用下，接缝处的塑性金??属通过相互扩散和再结晶紧密结合在一起，从而形成焊接接头。焊接时选用的揽拌头??形状、尺寸及拨拌针的结构设计直接影响摩擦热量的产生及材料的塑性流动方式＂８－１９１
拨拌摩擦焊的焊核区位于焊缝中必，通常在钢合金的焊核区内部可Ｗ清晰的看到??洋葱环形貌，由一系列的備圆排列组成。此外，辉核的整体形貌还与待焊材料、焊接??参数、揽拌针的形状、攒拌头结构及接头形式密切相关。图１－３为攒拌摩擦焊典型金??相组织示意图，由于材料发生塑性变形的程度和所受的热力作用大小不同，接头形成??了?Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ几种不同区域，分别为：母材区化ａｓｉｃｍｅｔａｌ，简称ＢＭ）、热影响区??（ｈｅａｔ?ａｆｆｅｃｔｅｄ?ｚｏｎｅ，简称?ＨＡＺ）、热机械影响区（也ｅｍａｌｍｅｄｉａｎｉｃａｌｌｙ?ａ报ｃｔｅｄ?ｚｏｎｅ，??简称ＴＭＡＺ）、焊核区（ｗｅｌｄ?ｎｕｇｇｅｔ?ｚｏｎｅ，简称ＷＮＺ）。焊核区是揽拌针直接作用的??区域，发生了强烈的塑性变形，其组织和结构相对于母材通常发生较大的变化，主要??由动态再结晶后形成的细小的等轴晶组成。紧靠焊核区的热机械影响区，在焊接的过??程中受到攒拌针的机械拨拌作用和焊接热循环作用，材料也发生了较大程度的拉长变??形
【参考文献】：
期刊论文
[1]纯铜/1350铝合金异种板材搅拌摩擦焊接头的组织与性能（英文）[J]. 李夏威,张大童,邱诚,张文. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(06)
[2]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)
[3]铝铜异种金属焊接结合机理分析[J]. 王生希,凡园园. 电气制造. 2009(06)
[4]搅拌摩擦焊工艺及其在地铁铝合金车体上的应用[J]. 盛建辉,彭家仁,李光,金杏英. 电力机车与城轨车辆. 2009(03)
[5]铝/铜异种材料的焊接研究[J]. 刘会杰,沈俊军. 焊接. 2009 (03)
[6]铝与铜连接技术的研究[J]. 龙伟民,张雷,程亚芳. 金属加工(热加工). 2008(12)
[7]Cu/Al异种金属连接的研究现状[J]. 夏春智,李亚江,王娟. 焊接. 2008(01)
[8]Microstructures and properties analysis of dissimilar metal joint in the friction stir welded copper to aluminum alloy[J]. 王希靖,张忠科,达朝炳,李晶. China Welding. 2007(01)
[9]异种材料的先进连接技术[J]. 曲文卿,董峰,齐志刚,庄鸿寿. 航空制造技术. 2006(12)
[10]搅拌摩擦焊缝中的洋葱环形成分析[J]. 王希靖,达朝炳,李晶,张忠科. 中国有色金属学报. 2006(10)
硕士论文
[1]铜及铜合金（H62）搅拌摩擦焊接头组织与性能研究[D]. 毛亚芬.长春工业大学 2014
[2]铝/铜异种材料的搅拌摩擦焊工艺研究[D]. 董丰波.南京航空航天大学 2011
[3]铝合金复合搅拌摩擦点焊实验设备设计与分析[D]. 刘生磊.东北大学 2010
[4]铜合金搅拌摩擦焊搅拌头优化及失效研究[D]. 张洪伟.兰州理工大学 2009
[5]铝铜搅拌摩擦焊工艺及其人工神经网络优化的研究[D]. 薛朝改.西北工业大学 2002
本文编号：3208268
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１攒拌摩擦焊原理示意图??－
１．２攒拌摩擦焊技术??１．２．１攒拌摩擦焊原理??如图１－１所示为揽拌摩擦焊工作原理示意图，与常规摩擦焊一样，揽拌摩擦焊同??样摩擦热作为焊接主要热源。焊接前，将待焊材料放置在垫板上，用工装卡具固定??好工件Ｗ防止焊接过程中发生相对位移。焊接时，将旋转的攪拌头缓慢插入紧固在工?．??作平台上的待焊工件对接缝处，在拨拌头的高速旋转下，揽拌头轴肩与待焊工件表面，??揽拌针与待焊王件接合处摩擦产生热量Ｗ及揽拌针附近材料塑性变形产生热量，使焊??缝周围一定区域内的材料软化达到塑性流动的状态。攪拌头前方发生剧烈塑性变形的??材料，在揽拌头沿焊接方向行走时，随着揽拌头的高速旋转被带到揽拌头的后方，对??其行走时留下的空腔进行填充，最终，在热和机械力的联合作用下，接缝处的塑性金??属通过相互扩散和再结晶紧密结合在一起，从而形成焊接接头。焊接时选用的揽拌头??形状、尺寸及拨拌针的结构设计直接影响摩擦热量的产生及材料的塑性流动方式＂８－１９１
拨拌摩擦焊的焊核区位于焊缝中必，通常在钢合金的焊核区内部可Ｗ清晰的看到??洋葱环形貌，由一系列的備圆排列组成。此外，辉核的整体形貌还与待焊材料、焊接??参数、揽拌针的形状、攒拌头结构及接头形式密切相关。图１－３为攒拌摩擦焊典型金??相组织示意图，由于材料发生塑性变形的程度和所受的热力作用大小不同，接头形成??了?Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ几种不同区域，分别为：母材区化ａｓｉｃｍｅｔａｌ，简称ＢＭ）、热影响区??（ｈｅａｔ?ａｆｆｅｃｔｅｄ?ｚｏｎｅ，简称?ＨＡＺ）、热机械影响区（也ｅｍａｌｍｅｄｉａｎｉｃａｌｌｙ?ａ报ｃｔｅｄ?ｚｏｎｅ，??简称ＴＭＡＺ）、焊核区（ｗｅｌｄ?ｎｕｇｇｅｔ?ｚｏｎｅ，简称ＷＮＺ）。焊核区是揽拌针直接作用的??区域，发生了强烈的塑性变形，其组织和结构相对于母材通常发生较大的变化，主要??由动态再结晶后形成的细小的等轴晶组成。紧靠焊核区的热机械影响区，在焊接的过??程中受到攒拌针的机械拨拌作用和焊接热循环作用，材料也发生了较大程度的拉长变??形
【参考文献】：
期刊论文
[1]纯铜/1350铝合金异种板材搅拌摩擦焊接头的组织与性能（英文）[J]. 李夏威,张大童,邱诚,张文. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(06)
[2]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)
[3]铝铜异种金属焊接结合机理分析[J]. 王生希,凡园园. 电气制造. 2009(06)
[4]搅拌摩擦焊工艺及其在地铁铝合金车体上的应用[J]. 盛建辉,彭家仁,李光,金杏英. 电力机车与城轨车辆. 2009(03)
[5]铝/铜异种材料的焊接研究[J]. 刘会杰,沈俊军. 焊接. 2009 (03)
[6]铝与铜连接技术的研究[J]. 龙伟民,张雷,程亚芳. 金属加工(热加工). 2008(12)
[7]Cu/Al异种金属连接的研究现状[J]. 夏春智,李亚江,王娟. 焊接. 2008(01)
[8]Microstructures and properties analysis of dissimilar metal joint in the friction stir welded copper to aluminum alloy[J]. 王希靖,张忠科,达朝炳,李晶. China Welding. 2007(01)
[9]异种材料的先进连接技术[J]. 曲文卿,董峰,齐志刚,庄鸿寿. 航空制造技术. 2006(12)
[10]搅拌摩擦焊缝中的洋葱环形成分析[J]. 王希靖,达朝炳,李晶,张忠科. 中国有色金属学报. 2006(10)
硕士论文
[1]铜及铜合金（H62）搅拌摩擦焊接头组织与性能研究[D]. 毛亚芬.长春工业大学 2014
[2]铝/铜异种材料的搅拌摩擦焊工艺研究[D]. 董丰波.南京航空航天大学 2011
[3]铝合金复合搅拌摩擦点焊实验设备设计与分析[D]. 刘生磊.东北大学 2010
[4]铜合金搅拌摩擦焊搅拌头优化及失效研究[D]. 张洪伟.兰州理工大学 2009
[5]铝铜搅拌摩擦焊工艺及其人工神经网络优化的研究[D]. 薛朝改.西北工业大学 2002
本文编号：3208268
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3208268.html
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