铝合金FSW接头缺陷及动态性能超声特征扫描的研究
发布时间：2025-05-06 21:53
搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding简称FSW)是一种新型固相焊接技术,相比较传统焊接方法,具有高效率、高质量、低能耗、污染小、焊接变形小等优点,因此在宇航、航天、船只等相关领域有着普遍的研究与应用。但由于焊接参数选取不当,也会产生表面大纹理、沟槽、未焊透、未熔合等焊接缺陷,降低材料的使用性能,因此搅拌摩擦焊接头缺陷的多样性成为检测的难点。目前对搅拌摩擦焊接头的检测主要采用超声方法,因为超声波检测具有检测材料范围广、穿透性强、灵敏度高、检测资本低、速度快和对人体及环境无损等优点。本文通过超声特征扫描无损探伤铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷以及实时动态疲劳裂纹扩展,主要研究内容如下。1、针对铝合金搅拌摩擦焊中典型缺陷的特点,设计对比试块:平行于焊缝的平底孔和垂直于焊缝的平底孔两类。平行于焊缝的两种平底孔:一种是相同深度不同大小的平底孔,另一种为相同大小不同深度的平底孔。垂直于焊缝的两种平底孔:一种是相同高度不同大小的平底孔,另一种是相同大小不同高度的平底孔。研究表明:超声方法可以准确识别各个平底孔缺陷,并给出定位。2、针对6mm厚铝合金搅拌摩擦焊接头的表面大纹理、沟槽、未焊透、低...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及其意义
1.2 搅拌摩擦焊
1.2.1 搅拌摩擦焊原理
1.2.2 搅拌摩擦焊特点
1.2.3 铝合金搅拌摩擦焊优点
1.2.4 铝合金搅拌摩擦焊焊缝主要缺陷
1.3 超声成像的发展历史
1.3.1 P扫描成像
1.3.2 ALOK成像技术
1.3.3 超声全息成像技术
1.3.4 相控阵法
1.3.5 超声CT技术
1.3.6 超声显微镜
1.3.7 超声特征扫描技术
1.4 本文主要研究的内容
第2章 实验设备及实验方法
2.1 实验材料
2.2 实验设备
2.3 实验方法
2.3.1 试样的制备
2.3.2 超声特征扫描
2.3.3 金相的制备
2.3.4 动态疲劳测试下的超声特征检测
第3章 搅拌摩擦焊超声工艺与方法的分析
3.1 超声特征扫描原理及被检测工件声学传播特性分析
3.1.1 超声特征扫描原理
3.1.2 声速的测定和声学特征参数
3.1.3 材料声学传播特性分析
3.2 超声特征成像检测系统
3.2.1 自动扫描运动控制系统
3.2.2 超声激励/接收系统
3.2.3 信号同步系统
3.2.4 特征提取与特征成像软件
第4章 对比试块的检测与识别
4.1 引言
4.2 对比试块的制备与声学参数的测量
4.2.1 对比试块的制备
4.2.2 声速的测定和声学特征参数
4.2.3 声阻抗的测量
4.3 对比试块的检测
4.3.1 试块的横向缺陷波形图
4.3.2 试块的纵向缺陷波形图
4.3.3 超声特征扫描成像
4.4 小结
第5章 超声特征扫描对搅拌摩擦焊焊缝的检测
5.1 引言
5.2 探头的选取
5.3 缺陷特征的提取与识别
5.4 超声特征扫描对缺陷的识别与分析
5.4.1 超声特征扫描表面大纹理的识别与分析
5.4.2 超声特征扫描对中间层缺陷的识别与分析
5.4.3 超声特征扫描对低波缺陷与微观缺陷的分析
5.5 .超声特征扫描对杂质缺陷的检测
5.5.1 超声特征扫描对低密度杂质的检测
5.5.2 超声特征扫描对低密杂质加组织疏松度的检测
5.6 小结
第6章 超声特征扫描对搅拌摩擦焊接头疲劳后的检测
6.1 引言
6.2 试验过程
6.2.1 疲劳试验
6.2.2 超声特征扫描实验
6.2.3 超声特征扫描数据处理方法
6.3 缺陷种类对疲劳性能影响
6.4 缺陷疲劳过程扩展的超声实时检测
6.4.1 表面大纹理缺陷疲劳过程缺陷扩展
6.4.2 沟槽缺陷疲劳过程缺陷扩展
6.4.3 低密度杂质缺陷疲劳过程缺陷扩展
6.4.4 低密度杂质加组织疏松缺陷疲劳过程缺陷扩展
6.5 小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
硕士学位期间发表论文与专利
致谢
本文编号：4043144
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及其意义
1.2 搅拌摩擦焊
1.2.1 搅拌摩擦焊原理
1.2.2 搅拌摩擦焊特点
1.2.3 铝合金搅拌摩擦焊优点
1.2.4 铝合金搅拌摩擦焊焊缝主要缺陷
1.3 超声成像的发展历史
1.3.1 P扫描成像
1.3.2 ALOK成像技术
1.3.3 超声全息成像技术
1.3.4 相控阵法
1.3.5 超声CT技术
1.3.6 超声显微镜
1.3.7 超声特征扫描技术
1.4 本文主要研究的内容
第2章 实验设备及实验方法
2.1 实验材料
2.2 实验设备
2.3 实验方法
2.3.1 试样的制备
2.3.2 超声特征扫描
2.3.3 金相的制备
2.3.4 动态疲劳测试下的超声特征检测
第3章 搅拌摩擦焊超声工艺与方法的分析
3.1 超声特征扫描原理及被检测工件声学传播特性分析
3.1.1 超声特征扫描原理
3.1.2 声速的测定和声学特征参数
3.1.3 材料声学传播特性分析
3.2 超声特征成像检测系统
3.2.1 自动扫描运动控制系统
3.2.2 超声激励/接收系统
3.2.3 信号同步系统
3.2.4 特征提取与特征成像软件
第4章 对比试块的检测与识别
4.1 引言
4.2 对比试块的制备与声学参数的测量
4.2.1 对比试块的制备
4.2.2 声速的测定和声学特征参数
4.2.3 声阻抗的测量
4.3 对比试块的检测
4.3.1 试块的横向缺陷波形图
4.3.2 试块的纵向缺陷波形图
4.3.3 超声特征扫描成像
4.4 小结
第5章 超声特征扫描对搅拌摩擦焊焊缝的检测
5.1 引言
5.2 探头的选取
5.3 缺陷特征的提取与识别
5.4 超声特征扫描对缺陷的识别与分析
5.4.1 超声特征扫描表面大纹理的识别与分析
5.4.2 超声特征扫描对中间层缺陷的识别与分析
5.4.3 超声特征扫描对低波缺陷与微观缺陷的分析
5.5 .超声特征扫描对杂质缺陷的检测
5.5.1 超声特征扫描对低密度杂质的检测
5.5.2 超声特征扫描对低密杂质加组织疏松度的检测
5.6 小结
第6章 超声特征扫描对搅拌摩擦焊接头疲劳后的检测
6.1 引言
6.2 试验过程
6.2.1 疲劳试验
6.2.2 超声特征扫描实验
6.2.3 超声特征扫描数据处理方法
6.3 缺陷种类对疲劳性能影响
6.4 缺陷疲劳过程扩展的超声实时检测
6.4.1 表面大纹理缺陷疲劳过程缺陷扩展
6.4.2 沟槽缺陷疲劳过程缺陷扩展
6.4.3 低密度杂质缺陷疲劳过程缺陷扩展
6.4.4 低密度杂质加组织疏松缺陷疲劳过程缺陷扩展
6.5 小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
硕士学位期间发表论文与专利
致谢
本文编号：4043144
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