| 题名 | 铝/镁合金搅拌摩擦搭接焊接头界面组织及性能研究 |
| 作者 | 甘瑞根 |
| 答辩日期 | 2016 |
| 导师 | 金玉花 |
| 关键词 | 搅拌摩擦搭接焊 焊后热处理 6061铝合金 AZ31B镁合金 微观组织 金属间化合物层 扩散 力学性能 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 本文采用搅拌摩擦搭接焊对厚度为2mm的轧制板材6061铝合金与AZ31B镁合金进行了试验。研究了焊接工艺参数(旋转速度,焊接速度与搅拌头针长)对Al/Mg接头界面组织及力学性能的影响以及随后热处理过程中界面组织的变化。进而探讨了在Al/Mg接头界面处添加Zn箔对Al/Mg接头界面组织和力学性能的影响。实验结果表明:焊接工艺参数的选择对有无Zn箔的Al/Mg搭接接头的成形质量具有很大的作用。焊接工艺参数选取的合适,可以得到成形良好的焊缝以及内部无缺陷的接头。而工艺参数选取不当,会使得焊缝表面出现飞边以及内部出现孔洞等缺陷。通过对Al/Mg直接搭接接头的过渡区分析可知,由于Al元素与Mg元素的相互扩散在Al/Mg搭接接头界面处形成了不同于两侧母材的过渡层。界面层的过渡层由γ-Al12Mg17相和β-Al3Mg2相组成。焊接参数过小易使得接头结合不牢靠,而焊接参数过大易使得界面处的过渡层扩大,从而导致界面层的脆性增大,接头的剪切强度急剧降低。另外,Al/Mg搭接接头的显微硬度值分布表明界面处的硬度值也要远高于母材。为进一步了解Al/Mg搭接接头界面处过渡层的生长行为,对界面金属间化合物层在不同的保温时间,不同的热处理温度下的生长进行了分析。实验发现,在热处理过程中,靠近Al基体侧存在Si、Fe元素的富集以及富集区与β-Al3Mg2相层区之间存在孔洞。金属间化合物层β-Al3Mg2相和γ-Al12Mg17相的生长服从抛物线规律。β-Al3Mg2相的生长速率总是明显要快于γ-Al12Mg17相的生长速率。另外,在热处理过程中β-Al3Mg2相的生长是受体扩散控制,而γ-Al12Mg17相在低温下受体扩散与晶界扩散共同控制,而在高温下只受体扩散控制。β-Al3Mg2相的扩散系数比γ-Al12Mg17相的扩散系数要高一个数量级,其激活能分别为113.5kJ mol-1和69.3 kJ mol-1。对添加Zn箔的Al/Mg搭接接头的过渡层分析可知,焊接参数过小时,易在界面处留有未扩散的Zn层;焊接参数过大时,由于Zn的充分液化与流动,使得界面处Zn的扩散层减少,从而导致接头界面处有Al-Mg系金属间化合物生成;焊接参数合适时,Zn箔的加入能够有效的阻碍Al元素与Mg元素之间的扩散,使其过渡层主要由富Al相,Al5Mg11Zn4化合物层以及Mg-Zn共晶组织区组成。尽管Al/Zn/Mg搭接接头纵向显微硬度值分布表明界面处的硬度值仍然较高,但较之Al-Mg系金属间化合物有所明显的降低,有利于界面处力的传递,降低界面处残余应力和裂纹的扩展,从而使得接头的剪切强度得到提高。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 61 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/91479]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 甘瑞根. 铝/镁合金搅拌摩擦搭接焊接头界面组织及性能研究[D]. 2016. |
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