| 题名 | 厚板搅拌摩擦焊温度场及对焊缝性能的影响研究 |
| 作者 | 张剑飞 |
| 答辩日期 | 2018 |
| 导师 | 张忠科 |
| 关键词 | 搅拌摩擦焊 铝合金 显微组织 第二相 力学性能 温度场 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 现代社会的快速发展对轨道交通、汽车以及航空航天、船舶等大型设备的要求越来越高,因此对材料的要求也更为严格,所以大厚板轻量化的使用日益广泛。搅拌摩擦焊作为一种绿色焊接方法,其使用避免了铝合金传统焊接方法时的缺陷。搅拌摩擦焊的发明成功地促进了铝合金的发展与使用。本文使用搅拌摩擦焊方法对30mm厚2A12铝合金进行了连接,采用SEM、EDS、XRD等方法分析了焊接接头的微观组织;采用分层方法考核了接头抗拉强度、硬度及冲击韧性等力学性能;通过热电偶测量和数值模拟两种方法对焊接过程温度场进行研究。根据组织的不同将焊接接头分成焊核区上部、焊核区下部、前进侧热机影响区、后退侧热机影响区、前进侧热影响区、后退侧热影响区和母材七个区域。焊核区下部晶粒比上部的更为细小;热机影响区受到搅拌头的旋转作用,形成了被拉长的晶粒带与受热长大的晶粒带相互交织的现象;热影响区中晶粒在热环境下发生粗化现象。接头的XRD分析结果表明:接头中存在大量的S相（Al2C u M g）,第二相主要聚集在晶界处,且各区域的数量也不相同。分层拉伸结果表明:沿厚度方向接头的抗拉强度逐渐减小,第二层的抗拉强度最大;第六层的抗拉强度最小。拉伸试样主要断裂在焊缝的热机影响区与热影响区的交界处。焊接接头横截面的硬度值呈“W”形分布,焊核区的硬度值最高,热影响区的硬度值最低;热机影响区由于拉长的晶粒带与受热长大的晶粒带两者相互交织存在,硬度值呈波动性变化。同时可以发现沿厚度方向硬度值呈逐渐降低的趋势。焊缝整体的冲击韧性大于母材的冲击韧性。在焊缝上下两层冲击实验中,焊核区下部的冲击功最大;热机影响区上部区域的冲击功最小。沿厚度方向,上层的冲击功小于下层的冲击功。焊核区的冲击功最大,热影响区次之,热机影响区的冲击功最小,其断裂模式为韧性断裂。通过热电偶实时测量和ANSYS数值模拟两种方法对焊接过程中的温度场进行研究,发现试板上层温度高,下层温度低,沿板厚方向上的温度梯度较大。搅拌头处的温度最高,向四周逐渐降低,温度场呈椭圆状。前进侧的温度低于后退侧的温度。在焊接过程中最高温度达到550℃仍低于2A12铝合金的熔点。焊接时由于各区域的温度不同,影响到接头中晶粒的形貌尺寸以及第二相的产生数量,进一步影响到焊接接头的力学性能。根据Hall-Petch公式和金属强化原理分析得到:焊接接头力学性能的变化不仅与焊缝不同区域的微观组织变化有关,还与不同区域第二相的数量有关。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 72 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/93639]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张剑飞. 厚板搅拌摩擦焊温度场及对焊缝性能的影响研究[D]. 2018. |
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