2024-T3铝合金搅拌摩擦焊接头冷喷涂腐蚀防护研究

发布时间：2017-09-06 14:03

  本文关键词：2024-T3铝合金搅拌摩擦焊接头冷喷涂腐蚀防护研究

  更多相关文章： 搅拌摩擦焊 2024-T3铝合金 腐蚀防护 冷喷涂 力学性能

【摘要】：搅拌摩擦焊接(FSW)是1991年由英国焊接研究所提出的一种先进固相焊接技术,能够有效地避免熔焊过程中产生的诸多凝固缺陷,被广泛地应用于航空航天、船舶制造等工业领域的铝合金结构件焊接。然而由于高强铝合金FSW接头的耐蚀性很差,极大地限制了搅拌摩擦焊在上述领域的进一步推广应用。目前关于高强铝合金FSW接头腐蚀性能的研究主要集中于焊缝横截面腐蚀机理的研究。对FSW接头腐蚀控制方法的研究也在近几年开始受到关注,但在焊接过程中采用的低温冷却法、快速冷却法或焊后的热处理甚至激光表面处理和微弧氧化等方法均不尽完善。冷喷涂作为一种新型固相喷涂技术,在腐蚀防护方面具有较大的应用潜力,但将冷喷涂应用于FSW接头腐蚀防护的研究鲜有报道。因此,本文以2024-T3铝合金为研究对象,对2024-T3铝合金FSW接头表面的腐蚀特征开展了研究,使用冷喷涂技术在其表面制备了纯Al与6061铝合金涂层,并探究了冷喷涂涂层对FSW接头力学性能的影响。对FSW接头表面腐蚀特征的研究表明,FSW接头不同组织区域的腐蚀特征明显不同。母材和热影响区由于受到包铝层的保护耐蚀性较好,但热影响区的耐蚀性稍弱于母材。焊核区由于第二相粒子发生溶解,使得基体电极电位降低,耐蚀性略高于热力影响区。但焊核区易发生均匀腐蚀,而热力影响区易发生剥落腐蚀。选用适当的工艺参数可以在FSW接头表面制备成形质量良好的冷喷涂涂层。当喷涂温度为350℃,喷涂距离为30mm,喷涂气体压力为2.8MPa时,获得的纯铝涂层及6061铝合金涂层的截面中均无明显的裂纹或孔隙缺陷,可以有效地将基体与外界腐蚀介质隔开,起到良好的防腐蚀作用。在3.5%NaCl溶液中,纯Al涂层和6061铝合金涂层的平均开路电位分别为-580.35m V和-636.25mV。在40℃的3.5%NaCl溶液中,冷喷涂纯Al涂层以及6061铝合金涂层可为FSW接头提供持续较长时间的有效防护。经冷喷涂处理后的FSW接头的力学性能有一定的提升,其拉伸性能及疲劳性能均高于焊态接头。经冷喷涂处理后,FSW接头的抗拉强度从393.3MPa提高到了420.0MPa,其延伸率也从4.28%提高到了6.91%。当疲劳循环次数为1×107时,经冷喷涂处理后的FSW接头在50%存活率下的疲劳强度为138.3MPa,比焊态接头高29.14%,在95%存活率下的为114.3MPa,比焊态接头高30.92%。
【关键词】：搅拌摩擦焊 2024-T3铝合金 腐蚀防护 冷喷涂 力学性能
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG453.9;TG174.4
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 论文的主要创新与贡献6-9
• 第1章 绪论9-23
• 1.1 选题目的与意义9-10
• 1.2 搅拌摩擦焊简介10-14
• 1.3 高强铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀研究现状14-19
• 1.3.1 腐蚀机理14-15
• 1.3.2 腐蚀防护方法15-19
• 1.4 冷喷涂研究现状19-21
• 1.5 该研究领域存在的问题21-22
• 1.6 本文的研究内容22-23
• 第2章 试验材料及方法23-29
• 2.1 试验材料23-24
• 2.2 试样制备24-26
• 2.2.1 搅拌摩擦焊试验24-25
• 2.2.2 冷喷涂涂层制备25-26
• 2.3 试验方法26-29
• 2.3.1 微观组织分析26
• 2.3.2 力学性能测试26-28
• 2.3.3 腐蚀试验28-29
• 第3章 2024-T3铝合金FSW接头组织及腐蚀行为29-41
• 3.1 2024-T3铝合金FSW接头组织29-32
• 3.2 2024-T3铝合金FSW接头腐蚀行为32-39
• 3.2.1 腐蚀环境对接头形貌的影响32-37
• 3.2.2 腐蚀环境对接头力学性能的影响37-39
• 3.3 本章小结39-41
• 第4章 冷喷涂涂层微观结构及腐蚀行为41-51
• 4.1 冷喷涂Al涂层形貌及性能41-45
• 4.1.1 冷喷涂Al涂层的形貌41-43
• 4.1.2 冷喷涂Al涂层的孔隙率43
• 4.1.3 冷喷涂Al涂层的显微硬度43-45
• 4.2 冷喷涂6061铝合金涂层形貌及性能45-48
• 4.2.1 冷喷涂6061铝合金涂层的形貌45-46
• 4.2.2 冷喷涂6061铝合金涂层的孔隙率46-47
• 4.2.3 冷喷涂6061铝合金涂层的显微硬度47-48
• 4.3 冷喷涂涂层对接头耐蚀性的影响48-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第5章 冷喷涂涂层对FSW接头力学性能的影响51-61
• 5.1 冷喷涂涂层对接头显微组织的影响51-53
• 5.2 冷喷涂涂层对接头拉伸性能的影响53-54
• 5.3 冷喷涂涂层对接头疲劳性能的影响54-60
• 5.3.1 疲劳试验结果分析54-58
• 5.3.2 疲劳断口分析58-60
• 5.4 本章小结60-61
• 结论61-63
• 参考文献63-69
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文69-71
• 致谢71-72

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张秋平;冷喷涂技术[J];飞航导弹;2003年09期

2 柳敏志;李相波;程旭东;;冷喷涂技术的最新进展及应用研究[J];热加工工艺;2012年20期

3 梁秀兵,徐滨士;先进的冷喷涂技术[J];中国设备工程;2001年12期

4 李殿魁;冷喷涂技术[J];上海钢研;2002年02期

5 熊天英;国内外冷喷涂领域的最新进展[J];机械工人(热加工);2003年09期

6 梅雪珍;王磊;马江虹;崔颖;;冷喷涂技术的应用现状及展望[J];有色金属(冶炼部分);2006年S1期

7 赵民;陈卓君;;高速冷喷涂技术及发展[J];机械工程师;2006年12期

8 孙兴年;王建勇;王和锋;孙婷;池衡;;海洋防腐冷喷涂技术的机理、特点及国内外发展现状综述[J];中国新技术新产品;2009年10期

9 李耿;周勇;薛飒;王洪铎;;冷喷涂技术[J];热处理技术与装备;2009年04期

10 李长久;;中国冷喷涂研究进展[J];中国表面工程;2009年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李长久;杨冠军;王豫跃;李成新;;冷喷涂研究进展[A];第六届全国表面工程学术会议论文集[C];2006年

2 唐晨;龙冲生;;冷喷涂中涂层生长的蒙特卡罗模拟[A];2006全国核材料学术交流会论文集[C];2006年

3 李长久;李文亚;;冷喷涂技术的研究现状[A];第二届中国北方焊接学术会议论文集[C];2001年

4 李长久;杨冠军;王豫跃;李成新;;冷喷涂研究进展[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年

5 李文亚;李长久;王洪涛;王豫跃;;关于冷喷涂粒子临界速度[A];第十一次全国焊接会议论文集（第1册）[C];2005年

6 周新晶;唐经文;周菁;王锋;;粒子材料特性和入射角度对冷喷涂涂层形成的影响[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第6分册）[C];2010年

7 李文亚;李朝雄;李长久;;冷喷涂过程中粒子碰撞基体行为的研究[A];第五届全国表面工程学术会议论文集[C];2004年

8 王锋;张鼎纹;郑世伟;漆波;崔文智;;冷喷涂新型催化功能涂层微结构[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年

9 顾春雷;张伟强;吴杰;金花子;李铁藩;熊天英;;冷喷涂铝、锌、黄铜、铝青铜涂层研究[A];第五届全国表面工程学术会议论文集[C];2004年

10 高培虎;杨冠军;李毅功;李长久;;粉末结构对冷喷涂纳米结构WC-Co沉积行为的影响[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集（一）[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前7条

1 黄国胜;耐蚀ZnNi-Al_2O_3涂层冷喷涂过程数值模拟及工艺优化[D];哈尔滨工业大学;2016年

2 刘彦学;镁合金表面冷喷涂技术及涂层性能的研究[D];沈阳工业大学;2008年

3 高虹;冷喷涂中激波及粒子沉积过程研究[D];重庆大学;2010年

4 张文涛;羟基磷灰石冷喷涂机理与实验研究[D];吉林大学;2012年

5 孟宪明;冷喷涂制备304不锈钢-IF钢复合钢板及其轧制共变形行为研究[D];大连理工大学;2011年

6 丁锐;冷喷涂铜复合涂层制备技术及其防腐防污性能研究[D];中国海洋大学;2014年

7 唐文勇;送粉气流对高压冷气体动力喷涂影响的研究[D];重庆大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王璐璐;基于轴类部件磨损修复的冷喷涂涂层制备及性能研究[D];集美大学;2015年

2 朱海彬;针对飞溅区腐蚀防护的冷喷涂涂层制备及性能研究[D];集美大学;2015年

3 潘晓慧;粒子测速关键技术研究[D];西安工程大学;2015年

4 郝婉君;电场辅助真空冷喷涂纳米颗粒加速特性研究[D];河南理工大学;2015年

5 张创;高压冷喷涂中送粉气流对粒子流撞击特性的影响[D];重庆大学;2016年

6 蒋若蓉;2024-T3铝合金搅拌摩擦焊接头冷喷涂腐蚀防护研究[D];西北工业大学;2015年

7 李刚;粒子入射角度及材料特性对冷喷涂侵切过程的影响分析与研究[D];大连理工大学;2006年

8 孙涛;材料表面改性粉末超音速冷喷涂试验研究[D];大连理工大学;2002年

9 吕保民;冷喷涂锌镍合金工艺及性能研究[D];昆明理工大学;2012年

10 陈松;电场辅助冷喷涂气固两相流影响因素研究[D];河南理工大学;2012年

，

本文编号：803541