闭孔CNTs/Al复合泡沫搅拌摩擦焊工艺研究

发布时间：2021-10-15 05:01

　　提出基于搅拌摩擦焊制备闭孔CNTs/Al复合泡沫新工艺,解决制备大面积闭孔复合泡沫的难题。利用扫描电镜对不同焊接旋转速度的闭孔CNTs/Al复合泡沫预制体及复合泡沫的微观组织进行分析;采用红外线测温仪对焊接过程中预制体温度分布进行研究。利用电子万能试验机对纯Al泡沫和不同孔隙率闭孔泡沫的屈服应力和平台应力进行对比。结果表明,当搅拌头旋转速度为1000 r/min时,闭孔CNTs/Al复合泡沫预制体表面平滑而致密。同时,增强体CNTs均匀分布在复合泡沫预制体横截面上。由发泡温度650,680和700℃对比可知,最佳发泡温度为680℃发泡15 min,泡孔结构均匀,孔隙趋于圆形,最大泡孔直径为0.48mm。室温压缩时,闭孔复合泡沫的应力-应变曲线表现出脆性与韧性相结合的变形特征。孔隙率为30.5%时,闭孔泡沫的屈服应力和平台应力值最大。同时,与纯Al泡沫相比,闭孔泡沫的屈服应力提高了2～2.8倍;平台应力提高了1.4～2.9倍。 

【文章来源】：稀有金属材料与工程. 2020,49(08)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

搅拌摩擦焊工艺制备闭孔CNTs/Al复合泡沫预制体示意图

图3b给出了搅拌头旋转速度1200 r/min，焊接速度300 mm/min条件下多道次焊接后CNTs/Al复合泡沫预制体的宏观形貌。从图中可以看出，随着搅拌头旋转速度增加，预制体表面出现部分连续的孔洞，并且表面飞边形状变得连续。这是由于搅拌头旋转速度增加，摩擦带来的热量增加，ADC12铝板在搅拌头高速旋转作用下，母材塑性变形进一步增加，导致熔化母材在搅拌头旋转时，焊接压力较大破坏“挤压模”，出现部分缺陷[22]。当搅拌头旋转速度增加至1300r/min，从图3c中可以看出，闭孔CNTs/Al复合泡沫预制体表面孔洞迅速增加，孔洞形状尺寸明显增大，产生连续孔洞。并且预制体表面不平滑，发泡剂、稳定剂及增强体CNTs出现部分流失，没有完全包裹在ADC12铝基体中。图3 1000～1300 r/min多道次搅拌摩擦焊后CNTs/Al复合泡沫预制体表面宏观形貌

图2 旋转速度800 r/min多道次搅拌摩擦焊后CNTs/Al复合泡沫预制体表面宏观形貌图4所示为旋转速度1800 r/min多道次搅拌摩擦焊后闭孔CNTs/Al复合泡沫预制体表面宏观形貌。从图中可以看出，旋转速度为1800 r/min时，焊缝表面粗糙，前进侧、后退侧均产生大量的连续孔洞、飞边及沟槽等缺陷。这主要由于搅拌头高速旋转，热输入量增加，使得母材得以充分熔化，在高速旋转作用下熔化母材被甩出，产生严重孔洞及飞边。同时，由于过多的热量输入，部分Ti H2出现分解，最终导致CNTs/Al复合泡沫预制体发泡。

【参考文献】：
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本文编号：3437468