镁/钛、镁/铜超声波焊接接头组织、性能及连接机理研究
发布时间：2021-10-11 05:48
镁及镁合金作为一种绿色金属,可以降低能源的消耗,并且减少环境的污染;钛及钛合金,具有其它金属无法比拟的优点,有较高的比强度,较强的抗冲击性,而且能在高温和腐蚀环境下长期使用;铜及铜合金,不仅具有优良的导电、导热性能,而且耐腐蚀性、塑性和延展性较好。将镁分别与钛、铜连接起来,综合其优良性能获得高强度焊接接头,将其应用在高新技术领域中。超声波焊接过程较稳定、操作简单、焊接速度快、成形较好,是一种理想的连接方法。本文对AZ31B镁合金分别与TC4钛合金和T2紫铜进行超声波焊接,研究了不同的焊接参数下接头的界面成形、微观组织和力学性能,另外基于物理接触、化学激活、扩散基本原理及塑性流动基本原理分析镁/钛（软/硬金属）与镁/铜（软/软金属）两种体系接头的成形机理。试验结果表明:镁/钛超声波焊接时,焊接能量与焊接振幅改变,其接头形貌未见明显变化,主要的成形特点为整体界面较平直,局部界面有较小起伏,没有发现裂纹、未熔合等缺陷;焊接静压力为0.2MPa时的界面出现未焊合缺陷;三种焊接参数下的界面都没有看到明显的反应层;随着焊接能量的增大,镁/钛界面扩散层的厚度逐渐增大,焊接能量为500J时,界面扩散层...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Mg-Ti合金相图
第1章绪论5MasayukiAonuma等[28-30]研究了镁/钛异种金属的搅拌摩擦焊，研究发现：镁合金中有一定量的铝原子在界面处聚集，界面处形成了一层薄的反应层，焊接接头最大的抗拉强度为165MPa。图1.2为FSW示意图。图1.2FSW示意图Fig.1.2SchematicdiagramofFSW（3）扩散焊熊江涛等[31]，研究了AZ31B和TC4合金以铝为中间层的液相扩散焊接，研究发现：焊接过程中，焊接时间不变时，温度对焊接接头的微观结构、焊接接头新相形成、焊接接头的抗拉强度有重要影响；保温温度对焊接接头的性能影响也比较大。(4)TIGChuanXu等[32]研究了以镁为填充料的钨极惰性气体（TIG）焊接－钎焊技术，以搭接方式将AZ31BMg合金与TC4合金连接起来。结果表明，在60-70A的焊接电流范围内可以获得牢固的接头。发现接头界面可能由镁/钛扩散反应层和Mg17Al12析出相组成，这表明焊接过程接头发生了冶金结合。接头的平均拉伸剪切强度为190N/mm2，断裂位置在钛与熔合区界面层。（5）超声波焊DaxinRen等[33]研究AZ31B和TC4合金超声波焊接。研究表明，接头强度随能量输入而增加。裂纹在镁合金内部产生，表明在焊接界面处具有很高的结合
吉林大学硕士学位论文6强度。在镁合金侧的界面上发现了带状晶粒细化。界面温度超过液化镁合金的温度范围。从液相镁合金中析出的铝在镁合金与钛合金的超声焊接中起桥接作用。DaxinRen等[34]对镁/钛异种合金进行了超声波焊接，研究了焊接参数对接头强度的影响。采用方差分析来研究每个焊接参数的重量及其相互作用。结果表明，在镁/钛超声波焊接中，夹紧力是最重要的因素，其次是焊接时间和振幅；焊接时间和振幅之间的相互作用，以及振幅和夹紧力之间的相互作用也会显着影响强度。1.3镁/铜异种金属的焊接性及研究现状由图1.3和表1.2分析可知，镁、铜焊接性能较差主要是因为：（1）镁和铜的熔点、密度和热导率有较大的差异，这样在采用一般的熔焊方法时，会使得镁侧晶粒变大，而且会出现大量的焊接缺陷如裂纹、气孔等，这会使得接头的导电率和连接强度降低；（2）镁和铜的晶格类型有较大的差异，而且镁和铜之间的固溶度非常小，使得在固溶过程会有较多的金属间化合物生成，从而会影响焊接接头的性能；（3）焊接高温作用下，镁更容易被氧化，镁表面会生成较致密的氧化膜MgO，而MgO比镁要稳定而且熔点也较高，很难去除[35-36]。图1.3Mg-Cu合金相图Fig.1.3Mg-Cualloyphasediagram表1.2镁和铜的物理性能与化学性能对比
【参考文献】：
期刊论文
[1]Influence of Pin Offset on Microstructure and Mechanical Properties of Friction Stir Welded Mg/Ti Dissimilar Alloys[J]. Qi Song,Zhong-Wei Ma,Shu-De Ji,Qing-Hua Li,Liu-Fang Wang,Rui Li. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2019(10)
[2]焊接速度对Mg/Cu异种合金搅拌摩擦焊接接头成形的影响[J]. 江周明,毛育青,陈玉华,柯黎明. 精密成形工程. 2018(05)
[3]镁/钛激光熔钎焊界面微观结构与元素热力学行为分析[J]. 檀财旺,黄煜华,陈波,李俐群,冯吉才. 中国激光. 2016(03)
[4]Tungsten Inert Gas Welding–Brazing of AZ31B Magnesium Alloy to TC4 Titanium Alloy[J]. Chuan Xu,Guangmin Sheng,Hui Wang,Ke Feng,Xinjian Yuan. Journal of Materials Science & Technology. 2016(02)
[5]表面塑性变形对高Nb-TiAl合金扩散连接的影响[J]. 齐先胜,薛祥义,唐斌,王川云,寇宏超,李金山. 材料研究学报. 2015(05)
[6]电场作用下AZ31B/Cu扩散界面的结构及性能[J]. 董凤,陈少平,胡利方,樊文浩,孟庆森. 材料工程. 2015(02)
[7]镁/钛异种金属预置Al夹层光纤激光熔钎焊接特性[J]. 檀财旺,巩向涛,李俐群,冯吉才. 中国激光. 2015(01)
[8]Mg/Cu接触反应钎焊中共晶液相的产生及铺展行为的研究[J]. 杜双明,党萍萍,刘刚. 热加工工艺. 2014(11)
[9]焊接能量对铝/铜超声波焊接接头显微组织的影响[J]. 李东,赵杨洋,张延松. 焊接学报. 2014(02)
[10]AZ31B/Cu异种金属过渡液相扩散焊接头的显微组织及性能[J]. 杜双明,刘刚,王明静. 中国有色金属学报. 2013(05)
硕士论文
[1]Mg/Al异种金属超声波焊接接头组织与力学性能研究[D]. 刘婧.吉林大学 2019
[2]TiNi合金/TC4钛合金超声波焊焊接接头性能与界面组织研究[D]. 王理涛.南昌航空大学 2018
[3]Cu/Al异种金属超声波焊接接头组织与力学性能[D]. 刘东锋.吉林大学 2018
[4]镁—铜异质金属扩散钎焊接头的微观结构及性能研究[D]. 兰天.西安科技大学 2015
[5]镁/钛异种金属爆炸焊接界面微观组织及性能的研究[D]. 武佳琪.太原理工大学 2015
[6]电场对AZ31B/Cu连接界面反应和扩散溶解层结构的影响[D]. 王福明.太原理工大学 2012
[7]镁铜异种金属TIG焊接性的研究[D]. 王生希.大连理工大学 2006
[8]TC4钛合金—钢复合激光焊接工艺研究[D]. 单磊.浙江大学 2006
本文编号：3429908
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Mg-Ti合金相图
第1章绪论5MasayukiAonuma等[28-30]研究了镁/钛异种金属的搅拌摩擦焊，研究发现：镁合金中有一定量的铝原子在界面处聚集，界面处形成了一层薄的反应层，焊接接头最大的抗拉强度为165MPa。图1.2为FSW示意图。图1.2FSW示意图Fig.1.2SchematicdiagramofFSW（3）扩散焊熊江涛等[31]，研究了AZ31B和TC4合金以铝为中间层的液相扩散焊接，研究发现：焊接过程中，焊接时间不变时，温度对焊接接头的微观结构、焊接接头新相形成、焊接接头的抗拉强度有重要影响；保温温度对焊接接头的性能影响也比较大。(4)TIGChuanXu等[32]研究了以镁为填充料的钨极惰性气体（TIG）焊接－钎焊技术，以搭接方式将AZ31BMg合金与TC4合金连接起来。结果表明，在60-70A的焊接电流范围内可以获得牢固的接头。发现接头界面可能由镁/钛扩散反应层和Mg17Al12析出相组成，这表明焊接过程接头发生了冶金结合。接头的平均拉伸剪切强度为190N/mm2，断裂位置在钛与熔合区界面层。（5）超声波焊DaxinRen等[33]研究AZ31B和TC4合金超声波焊接。研究表明，接头强度随能量输入而增加。裂纹在镁合金内部产生，表明在焊接界面处具有很高的结合
吉林大学硕士学位论文6强度。在镁合金侧的界面上发现了带状晶粒细化。界面温度超过液化镁合金的温度范围。从液相镁合金中析出的铝在镁合金与钛合金的超声焊接中起桥接作用。DaxinRen等[34]对镁/钛异种合金进行了超声波焊接，研究了焊接参数对接头强度的影响。采用方差分析来研究每个焊接参数的重量及其相互作用。结果表明，在镁/钛超声波焊接中，夹紧力是最重要的因素，其次是焊接时间和振幅；焊接时间和振幅之间的相互作用，以及振幅和夹紧力之间的相互作用也会显着影响强度。1.3镁/铜异种金属的焊接性及研究现状由图1.3和表1.2分析可知，镁、铜焊接性能较差主要是因为：（1）镁和铜的熔点、密度和热导率有较大的差异，这样在采用一般的熔焊方法时，会使得镁侧晶粒变大，而且会出现大量的焊接缺陷如裂纹、气孔等，这会使得接头的导电率和连接强度降低；（2）镁和铜的晶格类型有较大的差异，而且镁和铜之间的固溶度非常小，使得在固溶过程会有较多的金属间化合物生成，从而会影响焊接接头的性能；（3）焊接高温作用下，镁更容易被氧化，镁表面会生成较致密的氧化膜MgO，而MgO比镁要稳定而且熔点也较高，很难去除[35-36]。图1.3Mg-Cu合金相图Fig.1.3Mg-Cualloyphasediagram表1.2镁和铜的物理性能与化学性能对比
【参考文献】：
期刊论文
[1]Influence of Pin Offset on Microstructure and Mechanical Properties of Friction Stir Welded Mg/Ti Dissimilar Alloys[J]. Qi Song,Zhong-Wei Ma,Shu-De Ji,Qing-Hua Li,Liu-Fang Wang,Rui Li. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2019(10)
[2]焊接速度对Mg/Cu异种合金搅拌摩擦焊接接头成形的影响[J]. 江周明,毛育青,陈玉华,柯黎明. 精密成形工程. 2018(05)
[3]镁/钛激光熔钎焊界面微观结构与元素热力学行为分析[J]. 檀财旺,黄煜华,陈波,李俐群,冯吉才. 中国激光. 2016(03)
[4]Tungsten Inert Gas Welding–Brazing of AZ31B Magnesium Alloy to TC4 Titanium Alloy[J]. Chuan Xu,Guangmin Sheng,Hui Wang,Ke Feng,Xinjian Yuan. Journal of Materials Science & Technology. 2016(02)
[5]表面塑性变形对高Nb-TiAl合金扩散连接的影响[J]. 齐先胜,薛祥义,唐斌,王川云,寇宏超,李金山. 材料研究学报. 2015(05)
[6]电场作用下AZ31B/Cu扩散界面的结构及性能[J]. 董凤,陈少平,胡利方,樊文浩,孟庆森. 材料工程. 2015(02)
[7]镁/钛异种金属预置Al夹层光纤激光熔钎焊接特性[J]. 檀财旺,巩向涛,李俐群,冯吉才. 中国激光. 2015(01)
[8]Mg/Cu接触反应钎焊中共晶液相的产生及铺展行为的研究[J]. 杜双明,党萍萍,刘刚. 热加工工艺. 2014(11)
[9]焊接能量对铝/铜超声波焊接接头显微组织的影响[J]. 李东,赵杨洋,张延松. 焊接学报. 2014(02)
[10]AZ31B/Cu异种金属过渡液相扩散焊接头的显微组织及性能[J]. 杜双明,刘刚,王明静. 中国有色金属学报. 2013(05)
硕士论文
[1]Mg/Al异种金属超声波焊接接头组织与力学性能研究[D]. 刘婧.吉林大学 2019
[2]TiNi合金/TC4钛合金超声波焊焊接接头性能与界面组织研究[D]. 王理涛.南昌航空大学 2018
[3]Cu/Al异种金属超声波焊接接头组织与力学性能[D]. 刘东锋.吉林大学 2018
[4]镁—铜异质金属扩散钎焊接头的微观结构及性能研究[D]. 兰天.西安科技大学 2015
[5]镁/钛异种金属爆炸焊接界面微观组织及性能的研究[D]. 武佳琪.太原理工大学 2015
[6]电场对AZ31B/Cu连接界面反应和扩散溶解层结构的影响[D]. 王福明.太原理工大学 2012
[7]镁铜异种金属TIG焊接性的研究[D]. 王生希.大连理工大学 2006
[8]TC4钛合金—钢复合激光焊接工艺研究[D]. 单磊.浙江大学 2006
本文编号：3429908
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3429908.html
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