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AZ31、5083合金搅拌摩擦焊接头组织与性能研究

作　者: 沈璐
导　师: 葛继平
学　校: 大连交通大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 5083铝合金 AZ31镁合金 搅拌摩擦焊 TIG焊 金属间化合物
分类号: TG453.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


搅拌摩擦焊(FSW)技术是一种新型的固相连接技术,可有效避免熔化焊接时因熔化而产生的裂纹、气孔等焊接缺陷,对焊接性较差的金属和异种金属焊接有较强的优势。本文主要研究采用合适的焊接工艺参数(包括搅拌头形状、旋转速度、焊接速度等),对5083铝合金和AZ31镁合金进行同种金属和异种金属进行搅拌摩擦焊对接焊,通过接头显微组织分析、焊缝表面成形检查,拉伸性能试验、显微硬度测试及拉伸断口SEM分析,并与TIG熔化焊进行比较,研究铝合金与镁合金进行搅拌摩擦焊的可行性。通过以上研究,得出以下结论:在焊接参数为旋转速度800r/min,焊接速度100mm/min时,对5083铝合金进行搅拌摩擦焊焊接,对接接头的拉伸性能达到母材性能的94.5%。利用焊接参数为旋转速度600r/min,焊接速度40mm/min,对AZ31镁合金进行搅拌摩擦焊焊接时,成形良好,对接接头的拉伸性能可达到母材性能的82.0%;使用AZ31镁合金焊丝在5083铝合金板上进行堆焊,堆焊层与基体母材熔合不良,没有形成可视熔深;采用5356铝合金焊丝在AZ31镁板上堆焊,能够形成一定的熔深,并且堆焊两层时已达到最大熔深;利用搅拌摩擦焊进行异种材料焊接时,焊缝的成形较差,伴有沟槽和隧道型缺陷,这一缺陷的产生和焊接参数选择的不合理及金属间化合物的存在有关;焊缝区形成金属间化合物使其硬度波动较大;镁合金和铝合金进行搅拌摩擦焊时,由于金属间化合物和缺陷的存在,从而致使焊缝的力学性能严重下降,几乎没有延展性。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-27
  1.1 引言  10
  1.2 搅拌摩擦焊概述  10-18
    1.2.1 搅拌摩擦焊原理  10-11
    1.2.2 搅拌摩擦焊特点  11-13
    1.2.3 焊接工艺参数对焊缝质量的影响  13-14
    1.2.4 焊缝缺陷类型及形成原因  14-15
    1.2.5 搅拌摩擦焊焊核成形过程分析  15-18
  1.3 搅拌摩擦焊应用领域  18-20
    1.3.1 航天工业领域  18-19
    1.3.2 造船工业领域  19
    1.3.3 铁路及公路运输领域  19-20
  1.4 轻合金的焊接特点  20-21
    1.4.1 铝合金焊接特点  20
    1.4.2 镁合金焊接特点  20-21
  1.5 轻合金焊接技术的研究现状  21-26
    1.5.1 轻合金搅拌摩擦焊技术的研究现状  21-25
    1.5.2 轻合金TIG 焊技术的研究现状  25-26
  1.6 本文研究意义与内容  26-27
    1.6.1 研究意义  26
    1.6.2 研究内容  26-27
第二章 搅拌摩擦焊试验装备改造  27-31
  2.1 焊接夹具的设计  27-28
  2.2 搅拌头设计  28-30
    2.2.1 搅拌头材料的选择和热处理  28
    2.2.2 搅拌头形状设计  28-30
    2.2.3 搅拌头尺寸设计  30
  2.3 本章小结  30-31
第三章 5083 铝合金、AZ31 镁合金同种金属FSW 接头组织与性能研究  31-44
  3.1 引言  31
  3.2 试验材料与试验方法  31-35
    3.2.1 试验材料  31-32
    3.2.2 试验设备及参数  32-33
    3.2.3 试验方法  33-35
  3.3 试验结果  35-43
    3.3.1 宏观形貌  35-36
    3.3.2 显微硬度  36-37
    3.3.3 拉伸性能  37-39
    3.3.4 显微组织  39-43
  3.4 本章小结  43-44
第四章 5083 铝合金、AZ31 镁合金基体TIG 堆焊异种金属熔合性研究  44-52
  4.1 引言  44-45
  4.2 试验材料  45
  4.3 试验方法与设备  45-47
  4.4 试验结果  47-51
    4.4.1 在5083 铝合金板上TIG 堆焊AZ31 镁合金  47-48
    4.4.2 在AZ31 镁合金板上TIG 堆焊5356 铝镁合金  48-51
  4.5 本章小结  51-52
第五章 5083 铝合金、AZ31 镁合金异种金属FSW 接头组织与性能研究  52-59
  5.1 引言  52
  5.2 试验材料与方法  52-54
    5.2.1 试验材料  52
    5.2.2 FSW 工艺参数  52-53
    5.2.3 试验方法  53-54
  5.3 试验结果与分析  54-58
    5.3.1 宏观形貌  54-55
    5.3.2 断裂特征  55
    5.3.3 显微组织  55-57
    5.3.4 化学成分  57-58
    5.3.5 显微硬度  58
  5.4 本章小结  58-59
第六章 结论及展望  59-61
  6.1 结论  59
  6.2 展望  59-61
参考文献  61-64
攻读硕士期间发表的学术论文  64-65
致谢  65-66

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接工艺 > 加压焊 > 其他加压焊
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