5A06-6061异种铝合金搅拌摩擦焊的力学性能表征及其工艺研究

发布时间：2025-05-13 03:09

　　5A06铝合金强度高、耐腐蚀性好,6061铝合金综合性能良好、应用广泛,且具有较高的屈服强度。这两种铝合金的高质量异种焊接件可以发挥各自优点,满足不同工况对不同材料的使用需求。然而传统的焊接方式难以实现异种金属的焊接,搅拌摩擦焊(FSW)作为一种固相连接技术,有效的解决了该问题。但焊接过程中产生巨大的热量仍会弱化焊接接头的力学性能,如何改进焊接工艺,进一步提高接头的力学性能成为目前亟待解决的问题。本文选取5 mm厚的5A06和6061异种铝合金在自然冷却和压缩空气强制冷却工况下进行FSW对接试验。系统研究转速(300,600,900和1200 rpm)、焊接速度(100和200 mm/min)以及冷却方式(自然冷却和压缩空气强制冷却)对焊接接头性能的影响,通过光学显微镜和扫面电子显微镜表征接头微观组织结构,通过拉伸试验和硬度试验等手段评估接头力学性能,揭示接头强化或弱化的机理,探索最优焊接工艺参数的选取原则。自然冷却状态下,FSW接头强度随转速/焊速比的增加先升后降。当焊接过程中的转速/焊速比过低(300/200 r/mm)时,接头因材料混合不充分导致在焊核区发生脆性断裂,且抗拉强度明显...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 搅拌摩擦焊的原理及工艺特点
        1.2.1 搅拌摩擦焊的工作原理
        1.2.2 搅拌摩擦焊的工艺特点
    1.3 搅拌摩擦焊的研究现状
        1.3.1 搅拌摩擦焊工艺参数的研究
        1.3.2 5xxx系和6xxx系异种铝合金搅拌摩擦焊的研究现状
        1.3.3 冷却条件下搅拌摩擦焊的研究现状
    1.4 预期目标
    1.5 本文研究的主要内容
    1.6 技术路线
第二章 试验材料与方法
    2.1 试验材料与试验方案
        2.1.1 试验材料
        2.1.2 试验设备
        2.1.3 试验方案
    2.2 试样分析测试方法
        2.2.1 金相组织观察
        2.2.2 单轴拉伸试验
        2.2.3 纳米压入硬度测试
        2.2.4 断口分析
    2.3 本章小结
第三章 搅拌头与焊接工艺参数设计
    3.1 引言
    3.2 搅拌头设计
        3.2.1 轴肩设计
        3.2.2 搅拌针设计
        3.2.3 搅拌头材料选择
    3.3 轴肩下压量
    3.4 转速与焊接速度设计
    3.5 本章小结
第四章 搅拌摩擦焊接头组织分析
    4.1 引言
    4.2 搅拌摩擦焊接头宏观形貌
        4.2.1 接头缺陷及成因分析
        4.2.2 接头截面宏观形貌分析
    4.3 搅拌摩擦焊接头晶粒组织观察
        4.3.1 母材区晶粒组织
        4.3.2 热影响区晶粒组织
        4.3.3 热机影响区晶粒组织
        4.3.4 焊核区晶粒组织
    4.4 热输入与压缩空气强制冷却对晶粒尺寸的影响
    4.5 热输入与压缩空气强制冷却对第二相的影响
    4.6 本章小结
第五章 搅拌摩擦焊接头力学性能及断裂行为
    5.1 引言
    5.2 单轴拉伸试验分析
        5.2.1 焊接热输入对接头强度的影响
        5.2.2 压缩空气强制冷却对接头强度的影响
    5.3 应变场演化分析
    5.4 纳米压入硬度分析
    5.5 焊接接头宏观断裂角度
    5.6 焊接接头断裂特性分析
    5.7 焊接接头断口微观形貌
    5.8 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
    1 作者简历
    2 攻读硕士学位期间发表的学术论文
    3 参与的科研项目及获奖情况
    4 发明专利
学位论文数据集



本文编号：4045646