异种铝合金回填式搅拌摩擦点焊微观组织与力学性能研究

摘要

回填式搅拌摩擦点焊是德国Helmholtz-Zentrum Geesthacht(前身为GKSS研究中心）提出的，是一种可以用来取代固定式搅拌摩擦点焊、熔点焊以及铆接传统点连接技术的新型固相点焊方法，可广泛应用于航空航天、车辆船舶等工业。本研究针对2mm厚的5052-H112、2024-T4、2024-T3、7075-T6航空铝合金，用回填式搅拌摩擦点焊对得到的焊点进行研究，分析不同焊接参数对接头组织、缺陷、硬度、力学性能及断裂模式的影响。　　本文首先对5052-H112与2024-T4异种铝合金回填式点焊接头进行研究。无论何种材料作为上板，接头都可分为搅拌区、热力影响区、热影响区和母材区。钩状缺陷随着热输入的增加变得模糊，过渡也更为平滑。当2024-T4为上板时，钩状缺陷内部出现孔洞，上板中线处的硬度呈“W”形分布，下板的硬度呈碗形分布；当5052-H112作为上板时，上板的硬度呈碗形分布，下板的硬度呈“W”形分布。在低的旋转速度下，可得到较大剪切拉伸强度。当2024-T4为上板时，在剪切拉伸载荷作用下接头的失效模式为剪切断裂和塞型断裂；当5052-H112作为上板时，在剪切拉伸载荷作用下接头的失效模式为剪切断裂与塞型-剪切断裂。然后，对7075-T6与2024-T3异种铝合金回填式点焊接头进行研究。当2024-T3为上板时，上下板都可分为搅拌区、热力影响区、热影响区和母材区；而当7075-T6为上板时，下板没有搅拌区和热力影响区。当2024-T3为上板时，在低的旋转速度下，钩状缺陷处的孔洞较小，且随着焊接时间和旋转速度的增加，孔洞有扩大的趋势；而当7075-T6为上板时，同样在钩状缺陷内部存在孔洞，且随着焊接时间的延长以及旋转速度的增加，孔洞有减小的趋势。当2024-T3为上板时，上下板的硬度都呈“W”形分布；当7075-T6为上板时，上板硬度呈“W”形分布，下板2024-T3的硬度呈碗型分布。当2024-T3为上板时，接头在低的旋转速度下可以获得较高的剪切拉伸强度，随着焊接时间和旋转速度的增加，拉伸强度有下降的趋势；7075-T6作为上板时接头的剪切拉伸强度低于2024-T3作为上板时的接头的强度。当2024-T3为上板时，接头在剪切拉伸载荷作用下的失效模式为剪切断裂和塞型-剪切断裂；当7075-T6作为上板时，只观察到剪切断裂模式。

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第一章 绪论

1.1选题的背景和意义

1.2回填式搅拌摩擦点焊

1.3回填式搅拌摩擦点焊的研究现状

1.4本课题研究的主要内容

第二章 试验原理及试验方法

2.1回填式搅拌工具

2.2试样加工

2.3焊接设备

2.4金相检测

2.5硬度测试

2.6拉伸试验

2.7断口分析

2.8本章小结

第三章 5052-H112与2024-T4异种铝合金回填式搅拌摩擦点焊研究

3.1试验材料及参数

3.2表面成形及缺陷

3.3焊点的宏观及微观组织特征

3.4接头维氏硬度分布

3.5接头力学性能分析

3.6接头断口分析

3.7本章小结

第四章7075-T6与2024-T3异种铝合金回填式搅拌摩擦点焊研究

4.1试验材料及参数

4.2表面成形及缺陷

4.3焊点的宏观及微观组织特征

4.4接头维氏硬度分布

4.5接头力学性能分析

4.6接头断裂模式分析

4.7本章小结

第五章 结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢