磁场作用下铝/钢电弧增材界面结构演化与调控机制研究

发布时间：2025-06-04 05:40

　　铝/钢电弧增材制造构件具有质量轻、强度高、成形方式灵活、成本低等优点,在车辆、航空航天、船舶等领域具有广泛的应用前景。但是,铝/钢界面连接强度较低,是整个增材构件的薄弱区域。磁场作为异种金属连接中常用的辅助手段,可以改善界面结构,提高接头力学性能。增材热过程是伴随电弧增材制造方法而出现的温度变化过程,可以对增材构件的组织性能产生一定的影响。本文将磁场引入铝/钢电弧增材制造过程,研究铝/钢界面结构在增材热过程下的演化行为,阐述磁场和增材热过程对铝/钢界面结构的调控机制。首先,研究励磁电流和磁场频率对铝/钢界面微观组织和力学性能的影响,确定铝/钢增材连接界面调控的磁场参数。磁场可以通过降低焊接时的峰值温度,缩短高温停留时间,加快熔池流动行为等方式降低界面金属间化合物层的厚度并减少脆性较大的（Al,Si）₁₃Fe₄化合物在界面处生成。施加励磁电流为2A,磁场频率为0Hz的磁场可以使铝/钢界面处形成厚度较低且只有Al₈Fe₂Si一种物相组成的化合物层,使铝/钢接头的力学性能提升43.2%,被选为铝/钢增材磁场...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 电弧增材制造技术的研究现状
    1.3 铝/钢异种金属焊接研究现状
        1.3.1 铝/钢异种金属的焊接性
        1.3.2 铝/钢异种金属的焊接方法
    1.4 铝/钢界面结构演化与调控研究现状
        1.4.1 铝/钢界面结构演化
        1.4.2 铝/钢界面结构调控
    1.5 磁场在异种金属连接领域的应用进展
    1.6 本文的研究内容
第2章 试验材料、设备及方法
    2.1 试验材料
    2.2 试验设备
    2.3 试验方法
第3章 磁场辅助铝/钢增材连接界面调控工艺研究
    3.1 磁场作用下铝/钢接头成形特征
        3.1.1 不同磁场参数对焊缝表面成形的影响
        3.1.2 不同磁场参数对铝合金润湿铺展的影响
    3.2 磁场作用下铝/钢增材初始界面结构
        3.2.1 励磁电流对界面结构的影响
        3.2.2 磁场频率对界面结构的影响
    3.3 磁场作用下铝/钢接头力学性能
    3.4 磁场作用下铝/钢增材初始界面结构调控机制
        3.4.1 磁场对界面反应热力学的影响
        3.4.2 磁场对界面反应动力学的影响
        3.4.3 磁场作用前后铝/钢界面结构形成过程
    3.5 本章小结
第4章 增材热过程下铝/钢界面结构演化行为研究
    4.1 铝/钢电弧增材工艺参数的确定
    4.2 铝/钢电弧增材温度曲线的采集与分析
    4.3 单层多道增材热过程下铝/钢界面结构演化行为
        4.3.1 增材温度100℃时界面结构演化行为
        4.3.2 增材温度150℃时界面结构演化行为
        4.3.3 增材温度200℃时界面结构演化行为
        4.3.4 增材温度250℃时界面结构演化行为
    4.4 单道多层增材热过程下铝/钢界面结构演化行为
        4.4.1 增材温度100℃时界面结构演化行为
        4.4.2 增材温度200℃时界面结构演化行为
    4.5 本章小结
第5章 铝/钢增材界面结构演化与调控机制
    5.1 增材热过程下铝/钢界面结构演化机制
        5.1.1 界面处新物相生成可能性分析
        5.1.2 界面结构演化模型
    5.2 增材热过程下铝/钢界面断裂行为
        5.2.1 单层多道增材热过程下界面断裂行为
        5.2.2 单道多层增材热过程下界面断裂行为
    5.3 铝/钢增材界面结构调控机制
        5.3.1 磁场对界面结构的调控作用
        5.3.2 增材热过程对界面结构的调控作用
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：4049400