AZ31B镁合金/TC4钛合金异种金属脉冲激光焊工艺及接头组织与力学性能研究

发布时间：2024-03-19 21:27

　　镁合金与钛合金的复合结构可以同时发挥两种材料的优异性能,在降低结构件重量的同时满足结构强度的要求,因此在航空航天、船舶汽车等现代工业中具有很大的应用价值和广阔的发展前景。镁合金与钛合金的焊接技术称为研究两者复合结构的关键,具有重要的研究价值和意义。但是镁合金与钛合金之间的热物理性能差异较大,同时两种金属之间几乎没有互溶度,并且不存在冶金反应,这使得传统的焊接技术难以实现两种金属的连接。本文利用有限元模拟软件对镁合金/钛合金激光焊接过程中的温度场以及焊接热循环曲线进行了模拟与计算,分别研究了镁合金/钛合金搭接接头形式与对接接头形式的温度场与热循环曲线。模拟结果显示无论是搭接形式还是对接形式,镁合金与钛合金上的温度场分布均不对称,热循环曲线也表现出了相同的结果。无论是搭接接头还是对接接头,由于激光均直接照射在镁合金上,所以镁合金上的温度要明显高于钛合金,并且其熔化区域较大,而钛合金只发生微量熔化,两者与熔化的中间层共同组成熔池。在研究焊接过程中温度场分布特点的基础上,研究了镁合金/钛合金异种金属搭接接头脉冲激光焊。基于调节焊接热输入,改善镁合金/钛合金接头冶金结合性能的思路,通过优化焊接工...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 镁及镁合金概述
        1.2.1 镁及镁合金的分类及应用
        1.2.2 镁合金的焊接性
    1.3 钛及钛合金概述
        1.3.1 钛及钛合金的分类及应用
        1.3.2 钛合金的焊接性
    1.4 镁/钛异种金属焊接性分析
        1.4.1 异种金属焊接性分析
        1.4.2 镁/钛异种金属的焊接难点
    1.5 镁/钛异种金属焊接的研究现状
        1.5.1 熔化焊
        1.5.2 固相焊
    1.6 课题研究目的和内容
第2章 试验材料、设备及方法
    2.1 试验材料
    2.2 试验设备及方法
        2.2.1 激光焊接系统及焊接方法
        2.2.2 接头显微组织分析检测设备及方法
        2.2.3 接头力学性能检测设备及方法
第3章 镁合金/钛合金激光焊接头温度场数值分析
    3.1 有限元分析理论基础
        3.1.1 激光焊传热方式
        3.1.2 温度场的控制方程
        3.1.3 边界条件
    3.2 温度场模拟前处理
        3.2.1 基本假设
        3.2.2 材料属性
        3.2.3 有限元模型建立及网格划分
    3.3 焊缝温度场模拟分析计算
        3.3.1 热原模型
        3.3.2 热源加载
    3.4 模拟结果与分析
        3.4.1 搭接接头温度场模拟
        3.4.2 对接接头温度场模拟
        3.4.3 焊接热循环曲线
    3.5 本章小结
第4章 铜为中间层的镁合金/钛合金搭接激光焊
    4.1 引言
    4.2 焊缝形貌特点
    4.3 接头微观组织
        4.3.1 界面结合区的微观组织
        4.3.2 焊缝区微观组织
    4.4 接头力学性能
        4.4.1 显微硬度
        4.4.2 拉伸性能与断口分析
    4.5 本章小结
第5章 铜为中间层的镁合金/钛合金对接激光焊
    5.1 引言
    5.2 中间层厚度对接头组织的影响
        5.2.1 添加10μm厚度铜中间层接头组织特点
        5.2.2 添加20μm厚度铜中间层接头组织特点
        5.2.3 添加30μm厚度铜中间层接头横截面组织形貌
        5.2.4 添加50μm厚度铜中间层接头横截面组织形貌
    5.3 接头力学性能
        5.3.1 显微硬度
        5.3.2 拉伸性能与断口分析
    5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢



本文编号：3932607