| 题名 | 搅拌头形状及时效处理对铝合金接头性能的影响 |
| 作者 | 马晓飞 |
| 答辩日期 | 2017 |
| 导师 | 王希靖 |
| 关键词 | 搅拌摩擦焊 搅拌头形状 时效处理 显微组织 力学性能 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 搅拌摩擦焊(FSW)是近二十年发展起来的一种新式焊接方法,此技术高效、绿色环保、焊缝质量好,被广泛地应用于轻质合金的焊接工作中,特别是铝合金的焊接。搅拌头是搅拌摩擦焊接技术中唯一的消耗品也是此项技术的核心,要获得高质量的焊缝必须拥有相匹配的搅拌头。本文针对2024硬质铝合金用圆锥螺纹搅拌头焊接,经大量实验寻找到合适的焊接工艺窗口,比较焊缝的组织与性能寻找出最佳的焊接工艺参数为旋转速度1000r/min、焊接速度80mm/min,主轴倾斜角为2°,预热时间为15s,在此参数下接头的抗拉强度达到了364.29MPa,为母材的80.95%。设计了四种不同形状的搅拌头分别为1#圆锥螺纹、2#圆锥凸轮螺纹、3#三棱锥和4#偏心圆锥螺纹四种搅拌头,在最佳焊接工艺条件下焊接4mm厚2024铝合金,通过比较接头的力学性能,观察、分析焊缝的微观组织及断口形貌,比较不同搅拌头焊接形成接头性能的优劣,选择焊接性能最好的搅拌头。研究结果表明:所有搅拌头均能形成良好接头,其中三棱锥搅拌头形成接头横截面呈完整的“洋葱瓣”,焊核区的晶粒尺寸最小,为5-11μm;XRD分析表明,三棱锥搅拌头形成接头焊核区微晶尺寸最小;硬度在热机影响区与热影响区的交界处最小,但三棱锥搅拌头形成的焊缝在此处的硬度值比其他搅拌头的高;接头残余应力均呈现“M”型,最大值出现在前进侧热机影响区,为拉应力,残余应力的大小关系为4#>1#>2#>3#,这与焊接过程中的温度场相一致。所有接头的抗拉强度都达到母材的80%以上,但三棱锥搅拌头形成接头的抗拉强度最高,达到了394.74MPa,为母材的87.72%,延伸率为15.38%。拉伸断口形貌分析表明所有接头断裂方式均为塑性断裂,因此3#三棱锥搅拌头焊接形成接头性能最佳。比较不同时效工艺对接头的影响,发现经过150℃+170℃人工时效后,2024铝合金焊接接头性能最佳。经过150℃+170℃人工时效后,接头第二相粒子数量增加且没有长大;前进侧的热机影响区与热影响区交界处硬度值比其他时效后的高,为110HV;其抗拉强度也最高,达到了391.07MPa。对其断口进行分析发现断裂方式为塑性断裂。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 66 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/92622]  |
| 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 | 马晓飞. 搅拌头形状及时效处理对铝合金接头性能的影响[D]. 2017. |
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