时效处理对2024-T3搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响

论文摘要

目前,搅拌摩擦焊已经被广泛的应用于航空航天、船舶、铁路、汽车等领域。国内外评定铝合金FSW接头时,主要考察焊态条件下接头区域微观组织结构、力学性能和疲劳性能,很少考虑焊后时效热处理对FSW接头使用性能的影响。铝合金的特点是具有时效强化效应,即使在自然放置状态下其性能也会随时间而变化。因此,研究时效工艺对FSW接头性能的影响具有重要工程意义。本文研究的是时效处理对2024-T3的FSW接头的组织及性能的影响,主要考察三种时效规范—自然时效、180℃/10h、45℃/12h—对FSW接头的影响,以便在工程应用中为确定2024-T3铝合金FSW接头时效热处理规范提供参考依据。本文利用金相、硬度、拉伸、弯曲等试验手段来评定接头性能。研究结果表明,自然时效各个周期接头相应区域的金相组织无明显的变化;对比三种时效制度接头,其各区域的组织微观上也未能发现明显的区别,但是经过XRD物相分析,发现45℃/12h的焊缝析出的S相比其它两种的多。从接头整体硬度分布来看,自然时效与45℃/12h的分布趋势一样,只是后者整体比前者高;180℃/10h的接头硬度分布毫无规律,但热机影响区的硬度升高并大于焊缝硬度。从局部来看,自然时效的第一、二周期接头焊缝的硬度波动较大,从第三周期开始,硬度趋于稳定。经过45℃/12h的接头焊缝硬度波动最大,180℃/10h的次之,第五自然时效周期的最小。由于接头存在缺陷,导致三种时效规范的接头抗拉强度、延伸率下降。但剔除缺陷影响,时效后的接头的性能优于焊态的,而且自然时效优于人工时效。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 搅拌摩擦焊原理及特点
• 1.3 时效处理对铝合金组织及性能的影响的研究进展
• 1.4 铝合金时效硬化模型的研究进展
• 1.5 课题研究内容
• 第二章 试验材料及试验原理
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验设备及参数
• 2.3 自然时效
• 2.4 人工时效
• 2.5 金相试验
• 2.6 硬度试验
• 2.7 室温拉伸试验
• 2.8 塑性弯曲试验
• 2.9 X射线衍射
• 第三章 铝合金时效处理的基本原理
• 3.1 引言
• 3.2 铝合金时效强化原理
• 3.3 铝合金时效强化机制
• 3.4 影响时效过程的因素
• 3.4.1 从淬火到人工时效之间停留时间的影响
• 3.4.2 合金化学成分的影响
• 3.4.3 合金的固溶处理工艺影响
• 3.4.4 时效温度和时间的影响
• 3.5 时效过程对铝合金的影响
• 3.5.1 时效后的组织特征
• 3.5.2 时效后合金性能的变化
• 3.6 时效规程的选择
• 3.7 2024 时效后的组织及性能
• 第四章 时效处理对2024-T3 搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响
• 4.1 自然时效对2024-T3 搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响
• 4.1.1 自然时效对FSW接头组织的影响
• 4.1.2 自然时效对FSW接头硬度的影响
• 4.1.3 自然时效对搅拌摩擦焊接头拉伸性能的影响
• 4.2 人工时效对 2024 搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响
• 4.2.1 人工时效FSW接头组织的影响
• 4.2.2 人工时效对 FSW 接头硬度的影响
• 4.2.3 人工时效对 FSW 接头拉伸性能的影响
• 4.3 自然时效与人工时效的对比
• 第五章 全文总结
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢