7075铝合金与AZ31B镁合金及H68黄铜的搅拌摩擦焊研究

论文摘要

搅拌摩擦焊（friction stir welding,FSW）是一种新型的固态连接技术。由于其具有接头性能好、低缺陷、高强度等优点,因此对于工业中常用的异质材料的连接有着巨大的应用潜力。本文对7075铝合金与AZ31B镁合金对接、7075铝合金与H68黄铜搭接的搅拌摩擦焊焊接工艺及焊接性能等问题进行研究。研究结果表明,异种材料搅拌摩擦焊接头包括四个区域:母材区、热影响区、热机械影响区与焊核区。焊核区晶粒细化,为明显的再结晶等轴晶,两种金属以河流状和漩涡状很好的交织在一起,焊缝处前进侧与后退侧并不完全对称。7075铝合金与AZ31B镁合金的对接接头中可以发现富含Mg和Al的动态再结晶层状结构。XRD、SEM和EDS结果分析表明在铝合金与镁合金焊缝中含有大量的Al12Mg17与Al3Mg2衍射峰,焊接过程两种材料形成金属间化合物。显微硬度值波动较大,波动范围从50.73到153.48,漩涡状结构和片层状结构中含有金属间化合物,这些脆性相的存在使焊缝硬度值较高。7075铝合金与H68黄铜的搭接接头中没有形成金属间化合物。分别对铜和铝合金处的显微硬度分析表明,焊核区局部区域的显微硬度值明显高于母材,这是由于搅拌摩擦焊动态再结晶过程中形成的细晶结构和位错的交互作用而导致的。焊接时选取合适的工艺参数,可以获得外观形貌良好且无缺陷的异种材料焊接接头。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 异种材料常用的焊接方法
• 1.2.1 异种材料常用的焊接方法简介
• 1.2.2 铜和铝合金的常用焊接方法研究现状
• 1.2.3 镁与铝合金焊接方法研究现状
• 1.3 异种材料焊接存在的问题
• 1.4 搅拌摩擦焊技术简介
• 1.4.1 搅拌摩擦焊原理
• 1.4.2 搅拌摩擦焊的工艺特点
• 1.5 异种材料搅拌摩擦焊的研究进展
• 1.5.1 铝合金与铜搅拌摩擦焊的研究现状
• 1.5.2 镁合金和铝合金搅拌摩擦焊的研究
• 1.6 本文研究内容及意义
• 第2章 试验材料及试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试样设备
• 2.3 组织观察和性能测试
• 2.3.1 金相试验
• 2.3.2 衍射分析
• 2.3.3 扫描电镜（SEM）实验
• 2.3.4 焊缝截面的能谱分析（EDS）
• 2.3.5 硬度试验
• 2.3.6 拉伸试验
• 第3章 焊缝成形质量分析
• 3.1 焊接工艺参数对焊缝成形质量的影响
• 3.1.1 焊接速度对焊缝成形质量的影响
• 3.1.2 材料放置位置对焊缝形成的影响
• 3.1.3 焊接转速对焊缝成形质量的影响
• 3.2 搅拌头偏移对焊缝成型的影响
• 3.3 搅拌头正、反转对焊缝成形质量的影响
• 3.4 搅拌摩擦焊焊接接头的焊接缺陷类型及形成原因
• 3.5 本章小结
• 第4章 AL-MG 搅拌摩擦焊组织观察与性能分析
• 4.1 试验所选用工艺参数
• 4.2 金相组织观察
• 4.2.1 宏观照片
• 4.2.2 镁合金侧显微组织
• 4.2.3 铝合金侧显微组织
• 4.2.4 混合区的显微组织
• 4.3 X 射线分析
• 4.4 扫描与能谱分析
• 4.5 显微硬度分析
• 4.6 拉伸试验分析
• 4.7 本章小结
• 第5章 AL-CU 搅拌摩擦焊组织观察与性能分析
• 5.1 试验所选用工艺参数
• 5.2 金相组织观察
• 5.2.1 宏观照片
• 5.2.2 H68 黄铜侧显微组织
• 5.2.3 7075 铝合金侧显微组织
• 5.2.4 混合区的显微组织
• 5.3 X 射线分析
• 5.4 扫描与能谱分析
• 5.5 显微硬度分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介