铝合金LD10-LF6搅拌摩擦焊中的金属塑性流动

铝合金LD10-LF6搅拌摩擦焊中的金属塑性流动

一、铝合金LD10-LF6搅拌摩擦焊的金属塑性流动(论文文献综述)

王涛[1](2021)在《铝/镁异质合金搅拌摩擦焊材料流动试验研究》文中研究表明铝/镁合金复合构件能够兼顾二者的性能优势,并进一步实现轻量化,在航空航天和汽车制造等行业具有广阔的应用前景。由于铝和镁在晶体结构与物理化学性能方面差异较大,铝/镁异质合金的高质量连接,面临着巨大的挑战。搅拌摩擦焊(FSW)虽然在异种材料焊接时表现出明显优势,但是将其用于铝/镁异质合金焊接时,仍然存在着许多亟待解决的问题。本课题使用前期研发的超声振动强化搅拌摩擦焊接(UVeFSW)工艺,开展了4 mm厚6061-T6铝合金和AZ31B镁合金板的FSW和UVeFSW对接试验。对比分析了接头材料流动情况、界面上IMCs厚度、机械锁合程度、焊核区面积以及接头断裂特征等。试验结果表明,在所采用的工艺条件下,当搅拌头向前进侧镁合金偏移0.5 mm时,焊缝成形和接头拉伸性能最佳。在FSW工艺试验中,单一改变搅拌头转速或焊接速度,接头的拉伸强度呈现出先升高、再降低的趋势,搅拌头转速和焊接速度匹配不恰当时,对焊缝成形和材料流动不利。对比分析了搅拌针是否带有螺纹获得接头内部的材料流动情况,发现搅拌针螺纹能够有效地促进焊核区的材料流动和混合,从而减小或避免焊接缺陷。UVeFSW试验结果表明,超声振动能够减薄界面的IMCs厚度,增强界面的机械锁合程度,同时促进接头不同部位材料的流动和混合,有效地扩大焊核区面积,减小甚至消除焊接缺陷。典型工艺参数条件下,UVeFSW的接头强度均比FSW有所提高;低热输入时,超声振动对接头拉伸强度的提升效果更明显。在本试验条件下,FSW和UVeFSW接头的最高强度分别为156.49 MPa和174.20 MPa。与FSW接头相比,UVeFSW接头在拉伸时断裂位置由铝/镁界面转移至镁合金侧的HAZ-TMAZ界面,同时裂纹扩展路径会更加曲折,断口中的塑性断裂区域也有所扩大,韧窝等塑性断裂特征变得更加明显。使用1060铝箔作为标记材料,将其分别嵌入前进侧Mg和后退侧Al中进行焊接试验。焊后在水平截面的金相图片上,测量不同位置处铝箔的宽度,应用质量守恒和平面应变原理,获得了 FSW和UVeFSW过程中搅拌头周围标记材料的流动速度、应变和应变率。结果表明,超声振动增大了搅拌头附近标记材料的流动速度、应变和应变率。将铜粉预置到对接面不同位置进行焊接试验,焊后结合CT检测的三维重构结果,构建了 FSW和UVeFSW时搅拌头附近材料流动的三维模型。结果表明,超声振动增大了搅拌头附近塑性变形材料的体积,同时也促进了垂直方向上的材料迁移。搅拌头周围标记材料的流动行为,在同种铝合金焊接时较强,在同种镁合金焊接时较差,而在铝/镁异质合金焊接时最差。

李武鹏[2](2021)在《多平面搅拌头搅拌摩擦焊材料流动行为及缺陷形成机制研究》文中研究表明轨道车辆车体中的底架、横梁、端墙、梁柱等关键结构广泛采用A7N01铝合金和搅拌摩擦焊焊接。搅拌头结构特证会影响材料的流动行为,进而决定焊缝焊接质量。传统的基于流体力学的研究方法从本质上不能科学的表征焊接过程中材料的流动行为。本文基于固体力学方法,从搅拌摩擦焊固相连接的本质原理出发,构建了多平面搅拌头搅拌摩擦焊的塑性仿真模型,探讨了多平面搅拌头与圆台搅拌头对焊接温度场、材料流动行为、焊缝接头组织及力学性能的影响规律和平面的作用效果。本文主要研究内容包括:(1)基于焊接温度场、犁沟缺陷及材料迁移等试验结果,开展了多平面搅拌头搅拌摩擦焊的塑性仿真模型的科学性和准确性验证。(2)研究了多平面搅拌头对焊接热输入及材料流动行为的影响规律。多平面搅拌头的焊接热输入强于圆台搅拌头,进入稳定焊接状态的时间更短,焊接所得的有效焊缝更长,材料流动的均匀性和焊缝力学性能均优于圆台搅拌头,焊接过程中的气穴也比圆台搅拌头分布更均匀。(3)探究了搅拌摩擦焊犁沟与隧道缺陷的形成机制。多平面搅拌头的焊接缺陷多为半犁沟-半隧道型,而圆台搅拌头的缺陷为犁沟型,焊接速度提高则使缺陷演变为隧道型缺陷。(4)探讨了热输入对焊接接头性能的影响。增加焊接热输入可以提高材料的填充能力,但要防止温度过高诱发的微观组织晶粒异常长大,使焊缝强度下降。(5)提出了典型缺陷的预防措施和工艺窗口。焊接参数匹配程度,决定焊接缺陷的类型。由于平面的挤压作用,多平面搅拌头可适应的焊接参数范围更广,三平面搅拌头可在低转速、高焊速的工况下焊接出无缺陷焊缝。本论文的研究成果能为多平面搅拌头的结构和工艺设计提供理论依据,同时对搅拌摩擦焊技术的推广应用具有一定的指导意义和应用价值。

李于朋[3](2020)在《6082-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头的组织与性能研究》文中研究指明随着我国国民经济及轨道交通制造业的快速发展,铝合金等轻量化材料在轨道交通车辆制造中得到越来越广泛的应用。作为一种开创性的固相焊接技术,搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)可有效避免铝合金熔化焊时出现的焊接冶金性问题,因此在轨道车辆制造中得到推广和应用。由于常规FSW过程中工件上表面必须承受较大的下压力、工件背面要有刚性支撑,无法实现中空、闭式型材等特殊结构的连接,在一定程度上限制了FSW的应用。双轴肩搅拌摩擦焊(Bobbin tool friction stir welding,BT-FSW)是FSW的拓展技术,它采用具有上、下两个轴肩的搅拌头作为焊接工具,下轴肩代替了FSW工件背面的刚性支撑,可以实现特殊结构型材的焊接,具有广阔的应用前景,但迄今为止有关BT-FSW系统的研究报道还相对较少。因此,开展轨道交通车辆用6082-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头的组织与性能研究具有重要的科学意义和工程应用价值。本文全面深入地研究了6082-T6铝合金BT-FSW接头热循环、微观组织及力学性能特点;焊接参数和焊后时效处理对接头组织及性能的影响规律;水下BT-FSW接头的微观组织及力学性能,并开展了BT-FSW热过程的有限元分析。研究结果表明,6082-T6铝合金BT-FSW过程中焊接接头不同区域经历了不同的热循环,随着距焊缝中心距离的增加热循环峰值温度和冷却速度降低,接头后退侧(RS)的峰值温度均高于前进侧(AS),这主要归因于塑性金属由AS转移至RS的同时伴随着热量的转移和RS金属变形量大、应变速率大产生更多的塑性变形热。BT-FSW接头可分为母材(BM)、焊核区(SZ)、热机械影响区(TMAZ)和热影响区(HAZ),在SZ可见明显的“S线”和灰白条带状组织。BM主要由条状的α-Al晶粒和晶内析出的纳米级针状β’’相组成(α-Al+β’’)。SZ经历了强烈的摩擦热-机械搅拌(热-机)耦合作用和动态再结晶,使α-Al晶粒明显细化,并在晶内形成少量的点状GP区(α-Al+GP区)。与SZ相比TMAZ的热-机耦合作用减小,使条状α-Al晶粒沿一定方向弯曲变形,晶内也有少量GP区析出(α-Al+GP区)。在热循环作用下,HAZ的α-Al晶粒有粗化的趋势,且发生β’’→β’+Q’的相转变,因此形成α-Al+β’’+β’+Q’的微观组织。随着距焊缝中心距离的增加,HAZ峰值温度降低,β’和Q’相减少,β’’相增多。SZ中S线和灰白条带状组织的形成主要与α-Al(Fe Mn)Si、Al2O3粒子沿塑性金属流动的界面偏聚有关。在此基础上,本文提出了6082-T6铝合金BT-FSW的接头形成机制、S线形成机制、微观组织演变机制和沉淀相形成机制。BT-FSW接头的显微硬度分布呈W形。由于β’’相的沉淀强化作用使BM的硬度为接头最高;SZ的硬度高于TMAZ主要归因于α-Al晶粒的明显细化;接头最低硬度出现在靠近TMAZ的HAZ,这主要与该区析出β’、Q’相和β’、Q’的粗化有关。在拉伸应力作用下接头主要断裂在HAZ的软化区,因此该区是6082-T6铝合金BT-FSW接头最薄弱的区域。焊接参数(搅拌头旋转速度、焊接速度)和焊后时效处理对BT-FSW接头微观组织及力学性能具有明显的影响。随着搅拌头旋转速度(焊接速度)增加,热循环峰值温度有升高(降低)的趋势。旋转速度由600 r/min增至1200 r/min,接头SZ晶粒尺寸减小(9.1μm-7.1μm),SZ硬度升高(80 HV-94 HV),HAZ最低硬度值减小(71 HV-68 HV)。旋转速度600r/min时,由于热-机耦合作用减弱影响了SZ与TMAZ间的结合性能,严重恶化BT-FSW接头的抗拉强度(198 MPa);旋转速度增至800 r/min接头强度提高;进一步增加旋转速度(1000 r/min、1200 r/min)导致接头强度降低,这主要归因于焊接热输入增加促进HAZ中β’和Q’相的生长、粗化。焊接速度由300 mm/min增至700 mm/min,SZ晶粒尺寸减小(9.9μm-7.1μm),SZ硬度升高(71 HV-84 HV),HAZ最低硬度值增加(66 HV-70 HV),接头抗拉强度先增加后降低,焊接速度500 mm/min时为最大值。合适的焊接参数结合(搅拌头旋转速度800 r/min和焊接速度500 mm/min)有利于改善接头的力学性能,接头抗拉强度为263 MPa,达到母材强度的81%。在此基础上,研究焊后时效处理对BT-FSW接头的影响。结果表明,接头经自然时效处理(PWNA 60d),SZ的GP区增多,接头显微硬度和抗拉强度有增加的趋势。与自然时效相比,焊后人工时效对接头组织及性能的影响更为明显。接头经人工时效处理(PWAA 180℃/6h),SZ发生SS→GP→β’’的相变,SZ显微硬度(110 HV-120 HV)和接头抗拉强度(280 MPa)明显提高,接头强度达到母材强度的87%。6082-T6铝合金水下BT-FSW的研究发现,与大气环境下的BT-FSW相比,由于水介质的强烈冷却作用水下BT-FSW的热循环峰值温度明显降低、冷却速度明显提高;接头SZ晶粒尺寸减小(5.5μm),硬度升高(94-103 HV);HAZ软化区宽度减小,显微硬度升高,β’和Q’相有细化的趋势;接头抗拉强度明显提高(308 MPa),可达母材强度的95.5%。因此,水下BT-FSW工艺更有利于提高6082-T6铝合金焊接接头的力学性能。BT-FSW过程的产热来源主要由上下轴肩与工件接触面的摩擦热、搅拌针侧面与工件的摩擦热和搅拌头附近金属的塑性变形热组成。焊接过程中上下轴肩对摩擦产热量的贡献可达到90.44%,是主要产热来源。依据产热模型和热传导模型,采用COMSOL有限元软件对6082-T6铝合金BT-FSW的温度场进行数值模拟。模拟结果表明,BT-FSW接头温度场整体呈椭圆形,焊缝中部的温度分布呈沙漏型;搅拌头旋转速度对峰值温度影响较大,而焊接速度主要影响温度场等温线分布形状;与大气环境下相比,水下BT-FSW温度场的高温区范围明显缩小。采用数值模拟得到的BT-FSW接头温度场特征与试验结果吻合较好,为改善6082-T6铝合金BT-FSW接头的组织与性能提供了重要的热学基础。

高一嵩[4](2020)在《2A14铝合金小轴肩FSW接头组织与力学性能研究》文中认为作为一种固相焊接方法,搅拌摩擦焊为解决轻合金焊接提供一种新的思路。但搅拌摩擦焊要求被焊材料必须刚性固定,且对焊接设备刚度有较高要求。特别是在焊接高强铝合金厚板时,设备刚性不足可能导致焊接过程稳定性差、焊缝根部出现未焊合缺陷等问题。针对以上问题,本文提出了小轴肩搅拌摩擦焊,即通过减小搅拌针及轴肩尺寸,降低焊接过程中焊具承受载荷,从而减小对焊接设备的刚度要求,实现高强铝合金厚板的焊接。本文以9mm厚2A14-T4铝合金为试验材料,综合考虑焊接过程中的热输入及材料流动等因素,提出周向铣三平面搅拌针拓扑结构以及小尺寸内凹轴肩的焊具结构,并设计了Ⅰ型、Ⅱ型两种不同尺寸的焊具。对稳定焊接过程中焊具承载的特点进行分析并计算了搅拌针根部载荷,分析结果表明搅拌针根部的最大正应力为133 MPa,最大剪应力为35 MPa。模拟了不同过渡圆角半径条件下的焊具应力分布状态,结果表明焊具最大载荷出现在搅拌针与轴肩过渡界面处,增大过渡圆角能够使焊具承受的载荷分布更加均匀,并据此优化了焊具结构。使用不同尺寸的焊具进行了焊接试验,结果表明Ⅱ型焊具的焊接质量更为优异。探究了焊接参数对材料成形、微观组织、力学性能的影响。在选定的焊接参数范围内焊缝横截面均无未焊合、沟槽等缺陷,在焊核区存在明显的“洋葱环”结构,说明周向铣三平面和螺纹结构能够促进材料流动。接头处沉淀相以棒状θ相为主,焊核区和热机影响区内的沉淀相都发生了破碎和溶解。焊核区上表面再结晶晶粒尺寸较大,沉淀相溶解程度较高;下表面晶粒尺寸较小,沉淀相主要呈现短棒状。拉伸试验结果表明,在R500W150P0.3工艺参数条件下获得的接头强度最高,可达368MPa,是母材抗拉强度的85.8%,且接头失效主要发生在接头后退侧热机影响区处。拉伸试件的断口形貌表明低转速条件下焊缝根部承受拉伸正应力形成等轴状韧窝,上部材料承受撕裂作用形成撕裂型韧窝。通过数值模拟的方法对9mm厚2A14铝合金FSW温度场进行研究。轴肩直径的增加使得焊接热输入明显增加,焊具转速提高使得焊核区峰值温度明显提高,焊接速度提高使得焊核区经历的高温停留时间显着缩短。揭示了热循环特征与接头组织、力学性能的相关性,为2A14铝合金FSW接头性能优化提供了依据。

朱芮[5](2020)在《6082铝合金超厚板搅拌摩擦焊温度场及接头组织与性能研究》文中认为搅拌摩擦焊是一种新型高效的铝合金连接技术,近年来被广泛的应用于轨道客车铝合金车体的制造。目前,对于搅拌摩擦焊焊接大厚板铝合金的研究还比较少,而且大都局限于厚度在35 mm以下的铝合金。然而,许多实际工程应用中很多零部件的厚度远大于35 mm,例如,新一代标准动车组的车钩座厚度达到80mm,这种情况下薄板搅拌摩擦焊研究的理论基础对厚板焊接并不适用,因此开展大厚板铝合金搅拌摩擦焊的实验研究具有重要的理论价值和工程意义。本文选取轨道客车生产中常用的80 mm厚6082-T4铝合金,采用搅拌摩擦双面焊接的方法对其进行连接,焊后进行180℃×5 h的人工时效处理。研究了超厚板铝合金搅拌摩擦焊接头沿焊缝厚度方向上的温度梯度变化及其对各个区域组织结构、力学性能影响。研究结果表明,超厚板铝合金搅拌摩擦焊接头沿厚度方向上的温度梯度存在明显差异,距离母材上表面越近温度越高,反之则温度越低。超厚板铝合金FSW接头分为五个区域,即WNZ1-3(焊核区)、TMAZ(热机械影响区)、HAZTMAZ(靠近热机械影响区一侧的热影响区)、HAZBM(靠近母材区一侧的热影响区)、BM(母材区)。6082铝合金母材组织为典型的长条状形态,沉淀相主要为α-Al(FeMn)Si相和β”相;焊核区的晶粒均为等轴晶,晶粒尺寸沿焊缝厚度方向逐渐减小,WNZ1、WNZ2、WNZ3中的析出相分别为β相、β”相和GP区、少量α-Al(FeMn)Si相;TMAZ晶粒被拉长,该区域存在较高密度的位错。HAZTMAZ和HAZBM的析出相均为β’相,但HAZTMAZ中的β’相粗化更为严重。6082超厚板铝合金FSW接头的表面层及次表层的显微硬度分布均呈典型的“W”型,焊核区的显微硬度与母材基本一致,硬度值最低的位置均位于前进侧的HAZTMAZ区,最低硬度值约为54 HV;中心层的显微硬度曲线分布呈“V”型,焊核区的硬度最低,仅有48HV。焊核区沿焊缝厚度方向上的显微硬度呈逐渐降低的趋势。拉伸结果显示,表面层和次表层的平均抗拉强度分别达到211 MPa、201MPa,而中心层为180 MPa,仅有母材的57%。接头中心层焊核区的显微硬度明显降低,分析其原因可能有二:其一,由于采用双面焊接,接头中心层焊核区经历了两次搅拌;其二,焊接完成后的时效处理导致其显微硬度降低。研究发现,采用双面焊接获得的接头与单面焊接获得的接头的显微硬度分布趋势一致,均为“V”型,两种条件下接头中心层焊核区的析出相相同,表明采用双面焊接并非是使接头中心层焊核区硬度降低的原因。不同的时效条件对双面焊接头中心层焊核区的组织与性能影响存在明显差异。经180℃保温5 h与保温30 h后,接头中心层焊核区的显微硬度变化不大,接头组织均无明显沉淀相析出;经自然时效60天后,接头中心层焊核区存在大量团簇,各区域硬度均有所提高;在自然时效的基础上再进行180℃保温5 h的接头其母材区的硬度明显提高,热影响区的硬度无明显变化,而焊核区的硬度与仅经自然时效的接头相比有所回落;先经过70℃预时效16 h,再进行180℃保温5 h的接头中心层焊核区的硬度增加最为明显,该接头的焊核区存在大量的GP区和β”。建立了超厚板搅拌摩擦焊过程的移动热源模型,通过有限元软件ABAQUS6.14对本文的试验进行数值模拟。结果表明,焊接过程中焊核区边缘沿焊缝厚度方向的峰值温度的数值计算结果分别为548℃、510℃、499℃、478℃、425℃,这与实际测量得到的峰值温度结果544℃、505℃、493℃、475℃、415℃基本一致,因此该模型具有一定参考意义。利用该数值模型预测得出焊接过程中焊核区距焊缝上表面0 mm、8mm、16 mm、24 mm、32 mm、40 mm处的峰值温度分别为556°C、535°C、519°C、505°C、486°C和447°C。

唐峰[6](2020)在《2219-T87铝合金惯性摩擦塞补焊数值模拟研究》文中研究说明拉拔式惯性摩擦塞补焊是一种主要用于焊接缺陷修补的固态焊接技术,具有焊接热影响区较窄、综合性能好、焊接变形小、焊接时间短和生产效率高等优点,因此被应用于火箭贮箱搅拌摩擦焊后焊缝上“匙孔”缺陷修补,在航空航天领域得到广泛应用。传统研究方法通过大量的焊接工艺试验,对不同焊接参数下的接头情况进行对比分析,这需要耗费大量的时间和资源。随着计算机技术的快速发展,有限元数值模拟的方法被运用于对焊接过程的研究中,数值模拟方法不仅可以节约时间,缩短试验周期,还可避免了大量工艺试验的盲目性,短时间内实现对大量焊接工艺参数的筛选工作,为工艺试验提供最优焊接工艺参数。本文基于弹塑性有限元理论建立了拉拔式惯性摩擦塞补焊接过程的三维仿真计算模型,借助Deform-3D有限元仿真软件,以2219-T87铝合金为研究对象,对塞棒和塞孔摩擦区域进行局部网格细化后,进行数值仿真计算。同时选择相同的焊接参数进行工艺试验,利用红外测温仪测量塞棒和工件上表面的温度,模拟结果发现与试验结果趋势基本一致,验证了建立好的三维仿真计算模型用于拉拔式惯性摩擦塞补焊的可行性和准确性。利用验证后的模型选择合适的焊接工艺参数进行数值模拟研究,分别得到塞棒和工件上温度、应力应变和轴向位移量的变化情况。模拟结果显示,初始焊接转速7000r/min下得到的摩擦面上高温分布区间为406.1~637.1℃,初始焊接转速5800r/min、6400r/min和6800r/min下摩擦面上高温分布区间分别为399.5~453.8℃、401.9~629.5℃和395.8~620.0℃,在其它焊接工艺参数不变情况下,初始焊接转速对于摩擦面上温度分布情况影响最大,转速越大,产生的摩擦热量越多,摩擦面上温度越高,高温范围越大;焊接压力对于接头形貌的形成影响较大,通过对比不同焊接压力下的焊缝,焊接压力68MPa下塞棒和工件上的等效应变数值最大,塞孔上“飞边”要大于焊接压力较小的两组;等效应力分布主要集中在塞棒锥角和“颈部”区域以及工件塞孔上,不同参数下的塞棒上等效应力数值区间主要集中在40.4~65.2MPa之间,塞孔上等效应力数值区间主要集中在45.5~70.5MPa,在等效应力分布集中区域,塞棒和工件上金属材料发生较大的塑性变形,塞棒上出现明显的“颈缩”现象,塞孔摩擦面上金属材料被挤出形成“飞边”。其它焊接工艺参数保持不变,初始焊接转速5800r/min、6400r/min和6800r/min下塞棒和工件塞孔上轴向位移量的变化,焊接结束后,塞棒的轴向位移分别为13.3mm、14.1mm和18.7mm,工件上轴向位移分别为1.6mm、2.3mm和3.5mm。对比发现,焊接转速越大,塞棒和工件上金属材料的轴向位移越大,说明塞棒和工件上的轴向伸长量随初始焊接转速的增大而增加;焊接压力60MPa、64MPa和68MPa下的塞棒上等效应变数值大小分别为1.98、3.50和5.09,工件上等效应变数值大小分别为2.78、3.06和4.18,对比发现,塞棒和工件上等效应变分布数值大小随焊接压力的增大而增加。通过模拟结果发现,在其它焊接工艺参数保持不变情况下,在一定范围内增大初始焊接转速和焊接压力,摩擦面上温度更高,塞棒和工件上发生塑性变形的金属材料更多,接头质量越高。本文希望通过惯性摩擦塞补焊数值模拟研究,为火箭贮箱搅拌摩擦焊“匙孔”缺陷的修补提供新的焊接工艺参数优化方法,为筛选出最优焊接工艺参数,得到高质量焊缝提供科学有效的理论依据。

杜波[7](2020)在《高强铝合金摩擦塞补焊接头成形机制、组织特征及力学性能研究》文中进行了进一步梳理摩擦塞补焊是一种新型固相补焊技术,在运载火箭推进剂贮箱的焊接制造中具有重要应用。本文针对运载火箭推进剂贮箱结构用材2219-T87铝合金,通过焊接工艺试验和数值模拟相结合的方法对摩擦塞补焊技术进行了全面系统的研究。主要研究内容和结果如下:通过大量摩擦塞补焊工艺试验,获得了2219-T87铝合金母材及不同焊缝的优化焊接工艺,得到了无缺陷接头。结果表明:通过在背部增设带有导孔的垫板和调节焊接工艺参数,可改善焊接过程中的材料流动和摩擦界面受力,并成功消除了塞补焊接头的根部缺陷。所得到的无缺陷接头和优化焊接工艺为后续组织性能研究及该技术的工业应用提供了重要基础。建立了2219-T87铝合金摩擦塞补焊过程有限元模型,通过接头成形和热循环测试结果验证了模型的有效性和合理性,并分析了焊接工艺参数对焊接过程中材料流动、温度场及应力应变场的影响。结果表明:接头的温度场和应力应变场沿厚度方向呈现显着不均匀性;材料流动不充分和界面法向力不足是导致接头产生未连接和弱连接缺陷的主要原因。计算结果为深入理解焊接过程中各因素的相互影响、揭示塞补焊接头成形机制和指导焊接工艺优化提供了重要理论依据。针对2219-T87铝合金母材和不同焊缝摩擦塞补焊接头的组织特征及其非均质性进行了详细的研究,讨论了焊后热处理对接头组织和缺陷特征的影响。结果表明:塞补焊接头可分为塞棒区、塞棒热力影响区、再结晶区、热力影响区、热影响区和母材区六个部分。连接界面发生再结晶,实现了冶金连接,但接头上部和下部存在明显的原始界面连接线;再结晶区呈现细小的等轴晶粒,晶粒尺寸低于10μm。连接界面附近区域中θ’相大量溶解,并形成尺寸较大的θ相。热处理后,再结晶区和热力影响区晶粒发生异常长大,部分θ’相重新析出,原始界面连接线显着改善。针对2219-T87铝合金摩擦塞补焊接头的力学性能和断裂韧性进行了全面系统的评价。结果表明:焊后接头软化区的硬度为85-95 HV;接头拉伸性能沿厚度方向呈现显着不均匀性;室温抗拉强度和断后伸长率为310-335 MPa和4.5-7%,低温抗拉强度和断后伸长率均高于室温;热处理后,室温和低温抗拉强度显着提高,但断后伸长率严重降低。接头再结晶区和塞棒中心的低温断裂韧性均优于室温,热处理后接头的室温和低温断裂韧性均严重下降。

赵早龙[8](2020)在《6082铝合金摩擦塞补焊技术研究》文中研究说明本课题中采用摩擦塞补焊(Friction Plug Welding,简称FPW)技术成功实现了φ8mm塞棒与45°塞孔之间的有效连接。利用控制变量法对塞棒与塞孔的结构配合进行优化;用BBD法构建的数学模型对FPW焊接工艺参数进行优化。采用温度记录仪、OM、SEM、EDS、XRD和传感器研究FPW接头附近的温度场、金属流动性、微观组织、第二相分布和耐蚀性能,并研究了FPW接头的力学性能,包括拉伸断口、塞棒轴向力的测定、弯曲性能和显微硬度,进而分析了FPW接头的失效规律和断裂机理。在FPW焊接中,针对5mm板厚,在φ8mm塞棒与塞孔45°的结构配合下焊接效果最好。通过响应面分析和方差分析表明,对FPW接头拉伸性能的影响程度由高到低依次为主轴转速>顶锻速度>焊接时间。主轴转速在21602360rpm范围内,焊接时间25±1s内,通过增大顶锻速度可以持续提高FPW接头的焊接质量。在工艺参数为主轴转速2254rpm、焊接时间25s和顶锻速度2 mm/s时配合最优,接头抗拉强度可达262.34MPa,达到母材强度的82%。当主轴转速为2200rpm时,板材上表面距离轴肩外边缘5mm处的最高温度可达461.66℃,同一位置板材上下层的温度差为49.49℃。焊缝下层所受的温度最低,使其该层的焊缝根部由于热输入量不足成为整个FPW接头的薄弱区。随着主轴转速的增大,接头的微观组织成形越来越好。FPW接头从上层至下层,塞补焊热力作用影响的范围逐渐减小,PTMAZ区出现了“多环形结合线”的现象。随着主轴转速的增大,FPW接头各区域β相的尺寸变得更大,分布范围更广。FPW接头在3.5%NaCl溶液中有较好的耐蚀性能。接头各区域的耐蚀性能由强至弱依次为FIZ>BTMAZ>PM>BM>HAZ。溶液中形成Al-Si原电池体系时,α-Al基体作为阳极被溶解,单质Si作为阴极被保护;形成Mg2Si-Al原电池体系时,α-Al基体作为阴极被保护,Mg2Si相则作为阳极被溶解。FPW接头拉伸断口上部轴肩接触部位的等轴韧窝尺寸相对于母材的韧窝变大且撕裂棱明显,BTMAZ区的韧窝边缘尖锐且撕裂棱较为粗壮,焊缝根部断口呈层片状且韧窝平而浅。拉伸裂纹沿着焊缝根部弱连接缺陷处起裂进而沿FIZ区向焊缝表面迅速扩展直至断裂,属于韧性断裂模式。在主轴转速1800rpm时,塞棒所受的轴向力整体来看最高,顶锻力最高可达767.36kg;当顶锻速度2mm/s时塞棒所受的轴向力最高可达960.84kg,随着顶锻速度的增大,测得塞棒轴向力明显变大,可以通过增大顶锻速度来提高FPW接头的焊接质量。随着主轴转速的增大,FPW接头的弯曲性能呈现出先增大后略有减小的趋势。当转速为2200rpm时,接头的抗弯强度最大为1203.75MPa,弯曲伸长率可达8.86%,弯曲角度最大为135°。弯曲裂纹均从试样长度方向的一侧结合线处起裂并迅速扩展直至断裂。FPW接头在垂直和水平方向上硬度均呈“W”形分布。在水平方向上,上、中、下三层的硬度最低值分别为55.65、66.62、71.81HV,呈现出递增的趋势。在垂直方向上,硬度变化趋势为:BM区的显微硬度最高,跨入HAZ区后逐渐降低,在HAZ区和BTMAZ区的结合处硬度降至最低值60±5HV,之后又逐渐上升至稳定阶段。

卢柄希[9](2020)在《7XXX系铝合金板材搅拌摩擦焊接与接头轧制变形行为》文中提出7XXX系铝合金是含有锌、铜等元素的高强铝合金,以往主要应用于航空材料,近年来也在电子产品上有更多应用,是一种重要的工业基础材料,其板材在市场上需求很大。对7XXX系铝合金应用搅拌摩擦焊接进行连接,更能发挥出该材料优良特性,相比于传统焊接,搅拌摩擦焊接优势明显。7XXX系铝合金的结构件进行搅拌摩擦焊连接,近年来这方面的研究已有很大进展,但将搅拌摩擦焊和轧制两个分离的工艺结合在一起,这方面的工作还没有文献报导,尚不清楚焊接接头连接区轧制过程的组织性能变化规律。本文针对搅拌摩擦焊工艺应用到轧制实际生产的需要,对不同轧制压下量下的焊接接头变形行为进行研究。考虑使用搅拌摩擦焊接来替换传统焊接来实现连续轧制,既可以增加铝合金单卷的长度,又能够实现连续无头轧制,提高铝合金板生产率和改进产品质量。本课题使用搅拌摩擦焊将7XXX系铝合金进行连接,着重研究了7075和7050铝合金板材焊接接头在轧制过程的组织和性能变化,探讨将搅拌摩擦焊接用于铝合金连续轧制生产的可行条件。结果表明,当搅拌头转速为1400 rpm,焊接速度15 mm/min,轴肩压力3 k N,倾斜角度为2°时,可以得到外表美观、内部无缺陷的搅拌摩擦焊接接头,并且具有良好的硬度与拉伸强度,可以保证后续轧制的进行。在张力轧制过程中,7XXX系铝合金并未发生断带等轧制缺陷,焊接接头与母材一起发生塑性变形。并且随着板材厚度的降低,焊接接头处的特征逐渐消失,焊缝区域的组织与母材差异越来越小,各区域组织变得更均匀,力学性能差异减小。说明可以通过这种工艺来实现7XXX系铝合金的连续轧制。考虑到生产不同牌号产品的连接需要,并对相同厚度的异种牌号的铝合金板材进行了搅拌摩擦焊接,确认7XXX系铝合金之间可以使用搅拌摩擦焊接进行连接。但是由于不同牌号合金的热物理性能不同,会对其焊接区金属组织造成影响,加大了组织不均匀性。通过测量焊接过程中的温度场发现焊接过程中两种金属具有相同的变化趋势,但是峰值温度不同,说明异种金属焊接具有非对称性,通过采用不同的焊接模具材料和调整散热条件,可改善焊接中的不对称性影响。

卢鹏[10](2019)在《航天高强铝合金拉拔式摩擦塞焊工艺研究》文中指出拉拔式摩擦塞焊(FPPW)技术作为一种固相连接技术,在火箭贮箱缺陷修复领域具有广阔的应用前景。本文对航天高强铝合金拉拔式摩擦塞焊工艺进行了系统研究。设计了焊接接头并对焊接过程进行了仿真分析,采用2219-T6铝合金塞棒和2A70-T6铝合金板材进行FPPW焊接工艺实验,对6mm-8mm厚2A70铝合金进行了FPPW接头几何参数优化和焊接工艺参数优化,并成功在3.35米直径的运载火箭贮箱上进行了试验,对2A70铝合金FPPW接头的微观组织与力学性能进行了分析。对塞棒进行了受力分析和强度校核,确定了焊接轴向拉力下塞棒的最小直径范围。采用DEFORM软件建立了铝合金FPPW三维模型,对焊接过程中的热场和流场进行了模拟分析,指导了FPPW接头几何参数优化。结果表明,焊接过程中摩擦热和材料塑性流动主要集中在塞棒与母材的摩擦界面处,界面附近母材金属(热力影响区所在位置)在塞棒挤压作用下发生明显塑性流动,填充母材与垫板之间的空腔。垫板成形孔尺寸对焊接成形至关重要,垫板成形孔直径过大可能导致底部未焊合,而减少垫板成形上部孔槽深有助于改善底部成形。工艺实验结果表明,对于8mm厚2A70铝合金,采用R50圆弧形塞棒,母材预制孔为圆柱形或圆锥+圆柱形(锥孔长度2mm,直孔长度6mm),采用孔径为30mm,槽深为2mm的阶梯孔成形垫板,有助于改善材料流动和界面结合,改善接头底部焊接缺陷。对于6mm厚2A70铝合金,采用工艺参数为22k N-30k N轴向拉力,2mm/s-2.5mm/s进给速度,20kN/s-40kN/s轴向加载速率时,能够得到无缺陷的焊接接头。对于8mm厚2A70铝合金,采用40k N轴向拉力焊接时接头缺陷较少,进一步增加轴向拉力会导致塞棒径缩,缺陷显着增大。微观组织与力学性能研究表明,2A70铝合金FPPW接头的细晶热力影响区,由于超细晶粒的形成,强度损失非常有限。结合界面两侧的塞棒热影响区、母材热力影响区由于焊接过程导致过时效而发生局部软化,其中塞棒热影响区软化最为明显,硬度最低。在母材热力影响区和塞棒热影响区中均发现了共晶网状相。使用了28kN的轴向拉力,7000r/min的焊接转速,2.5mm/s的进给速度,20kN/s的加载速率,11mm进给量的接头拉伸试样性能最高,抗拉强度和伸长率分别达到了376MPa和6.2%。接头断裂位置发生在结合界面附近的塞棒热影响区区域。

二、铝合金LD10-LF6搅拌摩擦焊的金属塑性流动(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、铝合金LD10-LF6搅拌摩擦焊的金属塑性流动(论文提纲范文)

(1)铝/镁异质合金搅拌摩擦焊材料流动试验研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 前言
    1.1 选题意义
    1.2 搅拌摩擦焊塑性材料流动的检测方法
        1.2.1 标记材料与金相法
        1.2.2 标记材料与射线法
        1.2.3 其他方法
    1.3 铝/镁异质合金搅拌摩擦焊研究进展
        1.3.1 铝/镁异质合金搅拌摩擦焊面临的问题
        1.3.2 铝/镁异质合金搅拌摩擦焊研究现状
    1.4 异种材料搅拌摩擦焊材料流动研究现状
        1.4.1 铝/镁异质合金搅拌摩擦焊材料流动研究现状
        1.4.2 其他异种材料搅拌摩擦焊材料流动研究现状
    1.5 本课题主要研究内容
第2章 铝/镁异质合金FSW工艺试验
    2.1 试验材料
    2.2 试验设备及试验方法
        2.2.1 焊接设备
        2.2.2 搅拌头
        2.2.3 试验方法
    2.3 搅拌头偏移量的影响
        2.3.1 偏移量对焊缝表面成形的影响
        2.3.2 偏移量对焊缝内部成形的影响
        2.3.3 偏移量对焊核区组分的影响
        2.3.4 偏移量对接头性能的影响
    2.4 铝/镁异质合金FSW工艺窗口
    2.5 主要工艺参数对材料流动的影响
        2.5.1 搅拌头转速对材料流动的影响
        2.5.2 焊接速度对材料流动的影响
    2.6 搅拌针螺纹对材料流动的影响
    2.7 铝/镁异质合金FSW接头的拉伸性能
        2.7.1 搅拌头转速对接头拉伸性能的影响
        2.7.2 焊接速度对接头拉伸性能的影响
    2.8 本章小结
第3章 铝/镁异质合金UVeFSW工艺试验
    3.1 试验材料与方法
    3.2 铝/镁异质合金UVeFSW工艺窗口
    3.3 超声振动对铝/镁界面IMCs的影响
    3.4 超声振动对铝/镁界面机械锁合的影响
    3.5 超声振动对材料流动的影响
        3.5.1 超声振动对宏观材料流动的影响
        3.5.2 超声振动对微观尺度上材料流动的影响
    3.6 超声振动对焊核区面积的影响
    3.7 铝/镁异质合金UVeFSW接头的拉伸性能
    3.8 超声振动对接头断裂行为的影响
        3.8.1 超声振动对接头断裂位置的影响
        3.8.2 超声振动对接头断口形貌的影响
    3.9 本章小结
第4章 铝/镁异质合金FSW和UVeFSW材料流动标记试验
    4.1 铝箔作为标记材料
        4.1.1 试验过程及原理
        4.1.2 标记材料的变形情况
        4.1.3 标记材料的流动速度、应变和应变率
    4.2 铜粉作为标记材料
        4.2.1 试验过程及原理
        4.2.2 CT测试结果分析
        4.2.3 同种材料的标记试验
        4.2.4 材料三维流动模型构建
    4.3 本章小结
第5章 结论
参考文献
致谢
在校期间获奖情况
学位论文评阅及答辩情况表

(2)多平面搅拌头搅拌摩擦焊材料流动行为及缺陷形成机制研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 搅拌摩擦焊焊接过程
    1.3 搅拌头研究现状
    1.4 搅拌摩擦焊仿真技术研究现状
    1.5 搅拌摩擦焊材料流动行为研究现状
    1.6 搅拌摩擦焊典型缺陷及分析
    1.7 论文的主要研究内容及技术路线
2 试验设计与材料性能测试
    2.1 试验材料及设备
        2.1.1 焊接设备
        2.1.2 试验材料
        2.1.3 搅拌头设计
    2.2 试验设计及分析方法
        2.2.1 急停试验
        2.2.2 验证试验
        2.2.3 分析方法
    2.3 A7N01 铝合金热物理性能
        2.3.1 比热容
        2.3.2 热膨胀系数与热扩散率
        2.3.3 热导率
    2.4 A7N01-T4 铝合金本构模型
    2.5 本章小结
3 搅拌摩擦焊塑性仿真模型构建与评价
    3.1 塑性有限元模型
    3.2 几何模型与网格划分
    3.3 边界条件
    3.4 仿真模型的评价
        3.4.1 温度场和犁沟缺陷
        3.4.2 材料迁移
    3.5 本章小结
4 多平面搅拌头对焊接热输入及材料流动行为的影响
    4.1 平面对焊接热输入的影响
    4.2 平面对材料流动行为的影响
        4.2.1 有效焊缝分析
        4.2.2 搅拌头影响矩
        4.2.3 材料塑性流动分析
    4.3 平面对焊缝组织性能的影响
        4.3.1 焊缝宏观形貌
        4.3.2 金相组织
        4.3.3 拉伸性能和硬度测试
    4.4 焊接过程中气穴演化
    4.5 本章总结
5 搅拌摩擦焊犁沟与隧道缺陷形成机制与预防
    5.1 隧道型缺陷及犁沟型缺陷的产生机理
        5.1.1 缺陷周围材料流动行为
        5.1.2 切向填充速度
        5.1.3 缺陷产生机理
    5.2 焊接热输入对焊缝质量的影响
    5.3 焊接工艺参数对缺陷的影响研究
        5.3.1 焊接速度对缺陷的影响
        5.3.2 旋转速度对缺陷的影响
    5.4 焊接工艺窗口的确定
    5.5 本章小结
6 结论
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

(3)6082-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头的组织与性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究目的和意义
    1.2 6×××系铝合金
        1.2.1 6×××系铝合金的合金化原理
        1.2.2 6×××系铝合金的沉淀相
        1.2.3 6×××系铝合金的强化机制
    1.3 铝合金双轴肩搅拌摩擦焊的研究进展
        1.3.1 搅拌摩擦焊
        1.3.2 双轴肩搅拌摩擦焊的原理和特点
        1.3.3 双轴肩搅拌头结构设计
        1.3.4 双轴肩搅拌摩擦焊接过程中的温度场研究
        1.3.5 双轴肩搅拌摩擦焊接过程中的塑性金属流动特性
        1.3.6 铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头的微观组织与性能
        1.3.7 铝合金搅拌摩擦焊接头的焊后热处理和水冷辅助焊接
    1.4 本文主要研究内容
第2章 试验材料、方法及设备
    2.1 试验材料
    2.2 双轴肩搅拌摩擦焊接
    2.3 焊接热循环测量
    2.4 焊接接头组织分析
        2.4.1 金相显微分析
        2.4.2 扫描电子显微分析
        2.4.3 透射电子显微分析
    2.5 接头力学性能测试
        2.5.1 显微硬度测试
        2.5.2 拉伸性能测试
    2.6 焊后时效处理
    2.7 水下搅拌摩擦焊
    2.8 搅拌摩擦焊数值模拟
第3章 6082-T6铝合金BT-FSW接头热循环、组织及性能特点
    3.1 6082-T6铝合金BT-FSW过程的热循环特性
    3.2 6082-T6铝合金BT-FSW接头宏观形貌特点
    3.3 6082-T6铝合金BT-FSW接头微观组织特点
        3.3.1 接头金相显微分析
        3.3.2 接头EBSD取向成像分析
        3.3.3 接头透射电子显微分析
        3.3.4 接头S线组成分析
    3.4 6082-T6铝合金BT-FSW接头微观组织形成机制
        3.4.1 BT-FSW接头的形成机制
        3.4.2 BT-FSW接头S线的形成机制
        3.4.3 BT-FSW接头晶粒的演变机制
        3.4.4 BT-FSW接头沉淀相的演变机制
    3.5 6082-T6铝合金BT-FSW接头力学性能特点
        3.5.1 BT-FSW接头的显微硬度分布
        3.5.2 BT-FSW接头的拉伸性能
    3.6 本章小结
第4章 焊接工艺参数和焊后时效处理对BT-FSW接头组织与力学性能的影响
    4.1 搅拌头旋转速度对BT-FSW接头组织与性能的影响
        4.1.1 搅拌头旋转速度对BT-FSW焊接热循环的影响
        4.1.2 搅拌头旋转速度对BT-FSW接头组织的影响
        4.1.3 搅拌头旋转速度对BT-FSW接头显微硬度的影响
        4.1.4 搅拌头旋转速度对BT-FSW接头拉伸性能的影响
    4.2 焊接速度对BT-FSW接头组织与性能的影响
        4.2.1 焊接速度对BT-FSW焊接热循环的影响
        4.2.2 焊接速度对BT-FSW接头宏观形貌的影响
        4.2.3 焊接速度对BT-FSW接头微观组织的影响
        4.2.4 焊接速度对BT-FSW接头力学性能的影响
    4.3 焊后时效处理对BT-FSW接头组织与性能的影响
        4.3.1 焊后时效处理对BT-FSW接头组织的影响
        4.3.2 焊后时效处理对BT-FSW接头显微硬度的影响
        4.3.3 焊后时效处理对BT-FSW接头拉伸性能的影响
    4.4 本章小结
第5章 6082-T6铝合金水下BT-FSW的组织与性能研究
    5.1 水下BT-FSW过程的热循环特性
    5.2 水下BT-FSW接头的宏观形貌
    5.3 水下BT-FSW接头的微观组织形貌
    5.4 水下BT-FSW接头的力学性能
    5.5 本章小结
第6章 6082-T6铝合金BT-FSW热过程的有限元分析
    6.1 BT-FSW的产热分析
        6.1.1 BT-FSW的摩擦产热模型
        6.1.2 BT-FSW过程中的塑性变形产热
    6.2 BT-FSW过程中的热传导方程与边界条件设定
        6.2.1 热传导方程
        6.2.2 边界条件设定
    6.3 6082-T6铝合金BT-FSW有限元模型建立
        6.3.1 材料的热物理性能
        6.3.2 几何建模
        6.3.3 网格划分
        6.3.4 参数设置与求解
    6.4 6082-T6铝合金BT-FSW温度场模拟结果与分析
        6.4.1 温度场模拟结果的校正
        6.4.2 BT-FSW温度场分布特征
        6.4.3 焊接工艺参数对BT-FSW接头温度场的影响
        6.4.4 水下BT-FSW的温度场
    6.5 本章小结
第7章 结论
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢

(4)2A14铝合金小轴肩FSW接头组织与力学性能研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 高强铝合金FSW研究现状
        1.2.1 焊缝缺陷研究
        1.2.2 微观组织研究
        1.2.3 接头性能研究
        1.2.4 温度场研究
    1.3 搅拌摩擦焊焊具研究现状
        1.3.1 焊具结构设计研究
        1.3.2 焊具承载分析研究
    1.4 厚板铝合金FSW研究现状
        1.4.1 厚板铝合金的应用
        1.4.2 厚板FSW组织与性能研究
    1.5 本文主要研究内容
第2章 试验材料、设备及方法
    2.1 试验材料及设备
        2.1.1 试验材料
        2.1.2 试验设备
    2.2 焊接试验及工艺参数
    2.3 分析测试方法
        2.3.1 试样制备及组织分析
        2.3.2 接头力学性能测试
第3章 小轴肩焊具设计及试验研究
    3.1 引言
    3.2 焊具结构设计
    3.3 焊具承载分析及结构尺寸优化
        3.3.1 焊具承载分析
        3.3.2 焊具承载建模与结构尺寸优化
    3.4 焊具试验研究
        3.4.1 焊缝成形
        3.4.2 拉伸性能
    3.5 本章小结
第4章 FSW焊缝成形、微观组织及力学性能研究
    4.1 引言
    4.2 焊缝成形
        4.2.1 焊缝表面形貌
        4.2.2 焊缝截面形貌
    4.3 接头微观组织特征
        4.3.1 晶粒形貌
        4.3.2 沉淀相特征
    4.4 接头力学性能
        4.4.1 接头拉伸性能
        4.4.2 接头断裂位置
        4.4.3 断口形貌特征
    4.5 本章小结
第5章 FSW温度场和热循环模拟及其对接头组织、性能的影响
    5.1 引言
    5.2 FSW产热数学模型建立
        5.2.1 焊接过程产热分析
        5.2.2 焊接过程产热数学模型
    5.3 有限元模型的建立
        5.3.1 几何模型建立及网格划分
        5.3.2 材料热物性参数及边界条件
    5.4 模型验证及温度场和热循环特征
        5.4.1 模型试验验证
        5.4.2 典型焊接温度场分布及热循环特征
        5.4.3 焊具尺寸对焊接热循环的影响
        5.4.4 工艺参数对焊接热循环的影响
    5.5 焊接热循环对接头组织、力学性能的影响
    5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢

(5)6082铝合金超厚板搅拌摩擦焊温度场及接头组织与性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 铝合金焊接国内外研究现状
        1.2.1 铝合金熔化焊研究现状
        1.2.2 铝合金压力焊研究现状
        1.2.3 铝合金焊接过程的数值模拟
    1.3 铝合金搅拌摩擦焊国内外研究现状
        1.3.1 薄板铝合金搅拌摩擦焊研究现状
        1.3.2 厚板铝合金搅拌摩擦焊研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 试验材料、方法及设备
    2.1 试验材料
    2.2 焊接方法及设备
        2.2.1 搅拌摩擦焊
        2.2.2 焊接热循环测量
    2.3 接头组织分析
        2.3.1 金相显微分析
        2.3.2 扫描电子显微分析
        2.3.3 透射电子显微分析
    2.4 接头力学性能测试
        2.4.1 显微硬度测试
        2.4.2 拉伸性能测试
    2.5 搅拌摩擦焊温度场的数值模拟
第3章 超厚板铝合金FSW温度场及接头组织与力学性能
    3.1 超厚板铝合金FSW接头的温度场特点
    3.2 超厚板铝合金FSW接头宏观结构
    3.3 超厚板铝合金FSW接头的微观组织
    3.4 超厚板铝合金FSW接头的力学性能
        3.4.1 超厚板铝合金FSW接头显微硬度分布
        3.4.2 超厚板铝合金FSW接头拉伸性能
    3.5 本章小结
第4章 焊接工艺与时效处理对接头中心层焊核区组织与性能的影响
    4.1 双面焊接对中心层接头的影响
        4.1.2 单面焊与双面焊接头中心层显微组织对比
        4.1.3 单面焊与双面焊接头中心层力学性能的对比
    4.2 不同时效条件对接头中心层组织和性能的影响
        4.2.1 不同时效条件对接头中心层显微硬度的影响
        4.2.2 不同时效条件对接头中心层显微组织的影响
    4.3 搅拌摩擦焊接过程中沉淀相的演变过程
    4.4 本章小结
第5章 超厚板铝合金FSW温度场有限元分析
    5.1 搅拌摩擦焊温度场传热方程
    5.2 搅拌摩擦焊产热分析
    5.3 搅拌摩擦焊数值模拟过程
        5.3.1 几何模型
        5.3.2 定义材料属性
        5.3.3 单元及网格划分
        5.3.4 边界条件
    5.4 FSW温度场模拟结果与分析
        5.4.1 接头表面温度分布
        5.4.2 接头纵截面温度分布
        5.4.3 数值模拟结果与实际焊接结果的对比
        5.4.4 焊核区热循环曲线预测
    5.5 本章小结
第6章 结论
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间研究成果

(6)2219-T87铝合金惯性摩擦塞补焊数值模拟研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 惯性摩擦塞补焊接技术概述
        1.2.1 惯性摩擦塞补焊接的基本原理
        1.2.2 拉拔式惯性摩擦塞补焊接的特点
    1.3 摩擦塞补焊接研究现状
        1.3.1 国外摩擦塞补焊接研究现状
        1.3.2 国内摩擦塞补焊接研究现状
        1.3.3 摩擦塞补焊接数值模拟研究现状
    1.4 研究目的及研究内容
第2章 拉拔式惯性摩擦塞补焊仿真计算模型建立
    2.1 拉拔式惯性摩擦塞补焊接过程
    2.2 研究方案的确定
    2.3 几何尺寸及网格划分
        2.3.1 几何尺寸
        2.3.2 网格划分
第3章 拉拔式惯性摩擦塞补焊接过程仿真计算结果分析
    3.1 材料性能参数
    3.2 摩擦模型的建立和摩擦系数设定
        3.2.1 摩擦模型建立
        3.2.2 摩擦系数的设定
    3.3 控制方程及材料屈服准则
        3.3.1 控制方程
        3.3.2 材料屈服准则
    3.4 拉拔式惯性摩擦塞补焊接过程动态演变过程
        3.4.1 拉拔式惯性摩擦塞补焊温度场的动态过程分析
        3.4.2 拉拔式惯性摩擦塞补焊等效应力的动态过程分析
        3.4.3 拉拔式惯性摩擦塞焊轴向位移的动态过程分析
        3.4.4 拉拔式惯性摩擦塞焊塑性变形的动态过程分析
    3.5 试验验证
    3.6 本章小结
第4章 初始焊接转速对拉拔式惯性摩擦塞补焊接影响规律
    4.1 研究方案确定
    4.2 初始焊接转速对温度场分布影响规律
    4.3 初始焊接转速对等效应力分布的影响规律
        4.3.1 初始焊接转速对塞棒等效应力分布的影响规律
        4.3.2 初始焊接转速对工件等效应力分布的影响规律
    4.4 初始焊接转速对轴向位移变化的影响规律
        4.4.1 初始焊接转速对塞棒轴向位移分布的影响
        4.4.2 初始焊接转速对工件轴向位移分布的影响
    4.5 本章小结
第5章 焊接压力对拉拔式惯性摩擦塞补焊接影响规律
    5.1 研究方案确定
    5.2 焊接压力对温度场分布的影响规律
    5.3 焊接压力对塑性变形的影响规律
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢

(7)高强铝合金摩擦塞补焊接头成形机制、组织特征及力学性能研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 运载火箭贮箱结构材料及焊接方法发展概况
    1.3 摩擦塞补焊技术介绍
        1.3.1 摩擦塞补焊技术基本原理
        1.3.2 摩擦塞补焊工艺过程
        1.3.3 摩擦塞补焊工艺优势
    1.4 摩擦塞补焊技术研究现状
        1.4.1 塞补焊接头设计
        1.4.2 塞补焊工艺参数
        1.4.3 塞补焊接头成形及组织特征
        1.4.4 塞补焊接头力学性能
        1.4.5 塞补焊热过程分析
        1.4.6 工业应用实例
    1.5 DEFORM软件简介及在摩擦焊中的应用
    1.6 摩擦塞补焊技术存在的问题
    1.7 本文研究内容及方法
第2章 试验材料、设备及方法
    2.1 研究方案与技术路线
    2.2 试验材料
    2.3 焊接设备
    2.4 塞补焊工艺试验
    2.5 塞补焊过程热循环测试
    2.6 热处理试验
    2.7 焊缝组织与形貌表征
        2.7.1 金相组织分析
        2.7.2 EBSD分析
        2.7.3 结晶相分析
        2.7.4 沉淀相分析
        2.7.5 差热分析
    2.8 力学性能测试
        2.8.1 硬度测试
        2.8.2 拉伸试验及数字图像相关分析
        2.8.3 断裂韧性试验
        2.8.4 断口分析
第3章 摩擦塞补焊接头成形机制及影响因素
    3.1 FTPW过程基本特征
    3.2 FTPW过程材料流动及缺陷特征
    3.3 塞补焊接头设计对FTPW接头成形的影响
        3.3.1 塞孔形状
        3.3.2 塞棒形状
        3.3.3 垫板导孔形状
        3.3.4 待焊试板厚度
    3.4 塞补焊工艺参数对FTPW接头成形的影响
        3.4.1 焊接压力
        3.4.2 焊接转速
        3.4.3 塞棒进给量
    3.5 2A14-T6塞棒FTPW接头成形特征
        3.5.1 6mm厚FTPW接头成形特征
        3.5.2 8mm厚FTPW接头成形特征
        3.5.3 10mm厚FTPW接头成形特征
    3.6 不同焊缝FTPW接头成形特征
    3.7 母材FPPW接头成形特征
    3.8 本章小结
第4章 摩擦塞补焊材料流动及热过程分析
    4.1 摩擦塞补焊模型的建立
        4.1.1 材料模型
        4.1.2 热源模型
        4.1.3 摩擦模型
        4.1.4 网格划分
        4.1.5 边界条件
        4.1.6 模型验证
    4.2 摩擦塞补焊过程焊接参数变化规律
    4.3 摩擦塞补焊过程材料流动及接头成形特征
        4.3.1 FTPW焊接过程材料流动及接头成形特征
        4.3.2 FPPW焊接过程材料流动和接头成形特征
    4.4 摩擦塞补焊过程温度场分布特征
        4.4.1 FTPW焊接过程温度场分布特征
        4.4.2 FPPW焊接过程温度场分布特征
    4.5 摩擦塞补焊过程应力应变场分布特征
        4.5.1 FTPW焊接过程应力应变场分布特征
        4.5.2 FPPW焊接过程应力应变场分布特征
    4.6 本章小结
第5章 摩擦塞补焊接头组织演变规律研究
    5.1 母材FTPW接头显微组织特征
        5.1.1 显微组织特征
        5.1.2 强化相转变规律
    5.2 焊后热处理对FTPW接头显微组织特征的影响
        5.2.1 显微组织特征
        5.2.2 强化相转变规律
    5.3 不同焊缝FTPW接头显微组织特征
        5.3.1 显微组织特征
        5.3.2 强化相转变规律
    5.4 母材FPPW接头显微组织特征
    5.5 本章小结
第6章 摩擦塞补焊接头力学性能及低温断裂行为
    6.1 母材FTPW接头力学性能
        6.1.1 硬度分布
        6.1.2 常温及低温拉伸性能
        6.1.3 断裂模式
        6.1.4 塞补焊接头变形特征及断裂行为
    6.2 焊后热处理对FTPW接头力学性能的影响
        6.2.1 硬度分布
        6.2.2 常温及低温拉伸性能
        6.2.3 断裂模式
    6.3 不同焊缝FTPW接头力学性能
        6.3.1 硬度分布
        6.3.2 拉伸性能
        6.3.3 断裂模式
    6.4 母材FPPW接头力学性能
        6.4.1 硬度分布
        6.4.2 拉伸性能
        6.4.3 断裂模式
    6.5 母材FTPW接头常温及低温断裂行为
        6.5.1 试验方法及原理
        6.5.2 焊后热处理对常温及低温断裂韧性的影响
        6.5.3 断裂模式
    6.6 本章小结
第7章 结论
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢

(8)6082铝合金摩擦塞补焊技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 焊接缺陷的补焊工艺及研究现状
    1.3 摩擦塞补焊的分类及国内外研究现状
        1.3.1 摩擦塞补焊的分类
        1.3.2 摩擦塞补焊国内外研究现状
    1.4 本课题主要研究内容
第2章 实验材料设备及方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验设备
        2.2.1 摩擦塞补焊机
        2.2.2 其他实验仪器
    2.3 实验原理
    2.4 实验方法
        2.4.1 数学响应面试验
        2.4.2 光学显微镜
        2.4.3 扫描电子显微镜
        2.4.4 塞补焊缝附近温度场数据采集
        2.4.5 塞棒轴向力的数据采集
        2.4.6 维氏显微硬度实验
        2.4.7 宏观拉伸实验
        2.4.8 弯曲实验
        2.4.9 耐蚀性实验
第3章 摩擦塞补焊接工艺参数优化
    3.1 分体式焊具及塞棒与塞孔的结构设计
    3.2 焊接工艺参数优化的试验设计
        3.2.1 BBD法的选取
        3.2.2 响应面模型的构建及其试验结果
    3.3 响应面模型的建立及其方差分析
        3.3.1 抗拉强度的方差分析
        3.3.2 断后伸长率的方差分析
    3.4 焊接参数对拉伸性能的响应分析
        3.4.1 焊接参数对抗拉强度的响应面分析
        3.4.2 焊接参数对断后伸长率的响应面分析
    3.5 6082铝合金摩擦塞补焊接最优响应结果
    3.6 本章小结
第4章 摩擦塞补焊接头微观组织及其耐蚀性研究
    4.1 摩擦塞补焊接过程温度场研究
        4.1.1 同一转速不同位置下塞补焊接头的温度变化规律
        4.1.2 不同转速对塞补焊接头温度场的影响规律
    4.2 摩擦塞补焊接头组织研究
        4.2.1 塞补焊接头附近的金属流动性
        4.2.2 焊缝垂直方向截面的微观组织
        4.2.3 焊缝水平方向截面的微观组织
    4.3 摩擦塞补焊接头附近第二相分布研究
    4.4 摩擦塞补焊接头的腐蚀性能研究
        4.4.1 不同区域下的耐蚀性能
        4.4.2 塞补焊接头的腐蚀产物及其腐蚀机制
    4.5 摩擦塞补焊接头的电化学腐蚀机理
        4.5.1 不同区域下的交流阻抗
        4.5.2 不同区域下的极化曲线
    4.6 本章小结
第5章 焊接参数对塞补焊接头力学性能的影响规律
    5.1 不同塞棒与塞孔的结构配合对接头拉伸性能的影响
        5.1.1 不同塞棒直径不同锥孔角度的结构优化
        5.1.2 不同转速对塞补焊接头拉伸断口形貌的影响
    5.2 焊接参数对塞棒轴向力的影响规律
        5.2.1 塞棒轴向力的数据采集原理
        5.2.2 主轴转速对塞棒轴向力的影响
        5.2.3 顶锻速度对塞棒轴向力的影响
    5.3 摩擦塞补焊接头抗弯性能研究
        5.3.1 不同转速下各塞补焊接头的应力-应变曲线
        5.3.2 不同转速下各塞补焊接头的弯曲试验结果及其分析
        5.3.3 不同转速下各塞补焊接头弯曲裂纹的产生及扩展规律
    5.4 摩擦塞补焊接头显微硬度研究
        5.4.1 垂直方向上塞补焊接头的显微硬度分布
        5.4.2 水平方向上塞补焊接头的显微硬度分布
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录 A攻读学位期间所发表的学术论文目录

(9)7XXX系铝合金板材搅拌摩擦焊接与接头轧制变形行为(论文提纲范文)

中文摘要
ABSTRACT
1.绪论
    1.1 铝合金材料特点及其应用
        1.1.1 铝合金材料简介
        1.1.2 7XXX系铝合金及其发展状况
        1.1.3 铝合金板带材
    1.2 铝合金板的连接方法
    1.3 搅拌摩擦焊接
        1.3.1 搅拌摩擦焊接特点及原理
        1.3.2 搅拌摩擦焊接的应用
    1.4 铝合金搅拌摩擦焊接研究现状
        1.4.1 同种铝合金搅拌摩擦焊接
        1.4.2 异种铝合金搅拌摩擦焊接
    1.5 本课题的研究意义和内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究内容
2.实验材料与研究方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验方案
    2.3 实验方法及设备
        2.3.1 焊接实验
        2.3.2 轧制实验
        2.3.3 金相显微组织观察
        2.3.4 拉伸实验
        2.3.5 显微硬度测试
        2.3.6 电子背散射分析
        2.3.7 温度场测量
3.7XXX系铝合金搅拌摩擦焊接研究
    3.1 搅拌摩擦焊接接头宏观形貌
    3.2 7XXX系铝合金焊接接头显微组织
    3.3 7XXX系铝合金焊接接头力学性能
        3.3.1 显微硬度测试
        3.3.2 接头拉伸性能测试
    3.4 本章小结
4.7XXX系铝合金拼焊板轧制研究
    4.1 7XXX系铝合金轧制
    4.2 7XXX系铝合金拼焊板接头显微组织
    4.3 7XXX系铝合金拼焊板接头力学性能
        4.3.1 轧制后拼焊板接头显微硬度分析
        4.3.2 轧制后拼焊板接头拉伸性能分析
        4.3.3 轧制后拼焊板接头织构分析
    4.4 本章小结
5.异种铝合金搅拌摩擦焊接
    5.1 异种铝合金搅拌摩擦焊接接头形貌
        5.1.1 异种铝合金搅拌摩擦焊接接头宏观形貌
        5.1.2 异种铝合金搅拌摩擦焊接接头组织
    5.2 异种铝合金搅拌摩擦焊接温度场测量
        5.2.1 温度场测量实验方案设计
    5.3 实验结果与分析
    5.4 本章小结
6.结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介

(10)航天高强铝合金拉拔式摩擦塞焊工艺研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 摩擦塞焊的基本原理
    1.3 拉拔式摩擦塞焊的特点
    1.4 摩擦塞焊的国内外研究现状
        1.4.1 国外研究现状
        1.4.2 国内研究现状
    1.5 本课题研究内容
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 微观组织分析
        2.3.1 金相组织分析
        2.3.2 扫描电镜分析
        2.3.3 透射电子显微镜分析
    2.4 力学性能试验
        2.4.1 硬度试验
        2.4.2 拉伸试验
    2.5 射线检测
第3章 塞焊接头设计与仿真分析
    3.1 塞焊接头设计与校核
        3.1.1 塞棒结构设计与校核
        3.1.2 塞棒最小直径的确定
    3.2 塞焊仿真分析
        3.2.1 几何模型的建立
        3.2.2 有限元模型网格的划分
        3.2.3 材料模型的选择
        3.2.4 求解算法的选择
        3.2.5 边界条件的设定
        3.2.6 位置和运动的设定
        3.2.7 接触和摩擦的设定
        3.2.8 模拟结果分析
    3.3 本章小结
第4章 2A70铝合金拉拔式摩擦塞焊工艺优化
    4.1 2A70铝合金接头几何参数优化
        4.1.1 接头几何参数设计
        4.1.2 塞棒结构对焊缝成形的影响
        4.1.3 塞孔结构对焊缝成形的影响
        4.1.4 垫板成形孔结构对焊缝成形的影响
    4.2 2A70 铝合金焊接工艺参数优化
        4.2.1 焊接工艺参数设计
        4.2.2 无损检测
        4.2.3 轴向拉力对焊缝成形的影响
        4.2.4 进给速度对焊缝成形的影响
        4.2.5 加载速率对焊缝成形的影响
    4.3 运载火箭贮箱拉拔式摩擦塞焊试验
    4.4 本章小结
第5章 2A70铝合金塞焊接头微观组织与力学性能
    5.1 微观组织分析
    5.2 硬度分布
    5.3 拉伸性能
        5.3.1 轴向拉力对接头拉伸性能的影响
        5.3.2 进给速度对接头拉伸性能的影响
        5.3.3 加载速率对接头拉伸性能的影响
    5.4 断裂位置
    5.5 本章小结
第6章 结论
参考文献
发表论文及参加科研情况说明
致谢

四、铝合金LD10-LF6搅拌摩擦焊的金属塑性流动(论文参考文献)

  • [1]铝/镁异质合金搅拌摩擦焊材料流动试验研究[D]. 王涛. 山东大学, 2021(09)
  • [2]多平面搅拌头搅拌摩擦焊材料流动行为及缺陷形成机制研究[D]. 李武鹏. 北京交通大学, 2021(02)
  • [3]6082-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头的组织与性能研究[D]. 李于朋. 吉林大学, 2020(03)
  • [4]2A14铝合金小轴肩FSW接头组织与力学性能研究[D]. 高一嵩. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
  • [5]6082铝合金超厚板搅拌摩擦焊温度场及接头组织与性能研究[D]. 朱芮. 长春工业大学, 2020(01)
  • [6]2219-T87铝合金惯性摩擦塞补焊数值模拟研究[D]. 唐峰. 江苏科技大学, 2020(02)
  • [7]高强铝合金摩擦塞补焊接头成形机制、组织特征及力学性能研究[D]. 杜波. 天津大学, 2020
  • [8]6082铝合金摩擦塞补焊技术研究[D]. 赵早龙. 兰州理工大学, 2020
  • [9]7XXX系铝合金板材搅拌摩擦焊接与接头轧制变形行为[D]. 卢柄希. 辽宁科技大学, 2020(01)
  • [10]航天高强铝合金拉拔式摩擦塞焊工艺研究[D]. 卢鹏. 天津大学, 2019(01)

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铝合金LD10-LF6搅拌摩擦焊中的金属塑性流动
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