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《7075鋁合金攪拌摩擦焊接頭疲勞性能評(píng)定和缺陷分析的研究》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、摘要攪拌摩擦焊(FSW)作為一種固相焊接技術(shù)在鋁及其合金的焊接方面顯示出了巨大的優(yōu)勢(shì)。深入研究各種工藝參數(shù)、焊接缺陷、組織結(jié)構(gòu)及接頭溫度場(chǎng)分布等因素對(duì)攪拌摩擦焊疲勞強(qiáng)度及壽命的影響規(guī)律,將為推廣和應(yīng)用這種技術(shù)、建立合理有效的疲勞評(píng)定規(guī)范提供重要依據(jù)。本文通過(guò)對(duì)7075攪拌摩擦焊接頭各個(gè)分區(qū)進(jìn)行金相和硬度實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:在該焊接工藝參數(shù)下焊縫區(qū)域得到比母材更細(xì)小的再結(jié)晶晶粒,硬度的變化與接頭微觀組織的變化趁勢(shì)一致,焊縫中心得到了僅次于母材的較高硬度值,最低硬度值發(fā)生在熱影響區(qū),在熱影響區(qū)與熱機(jī)影響區(qū)的交界處硬度迅速下降。
2、本文對(duì)7075鋁合金攪拌摩擦焊接頭進(jìn)行了力學(xué)性能實(shí)驗(yàn),拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明斷裂位置均發(fā)生在焊縫中心與熱影響區(qū)的交界處軟化區(qū)或熱影響區(qū),焊接接頭的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了母材的88%;疲勞裂紋擴(kuò)展速率實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明7075鋁合金攪拌摩擦焊接頭熱影響區(qū)和焊縫中心的疲勞裂紋擴(kuò)展速率da/dN在整個(gè)疲勞過(guò)程中都高于母材的的裂紋擴(kuò)展速率da/dN,這種差別在高的應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值aK時(shí)表現(xiàn)優(yōu)為明顯;疲勞S-N試驗(yàn)結(jié)果表明7075鋁合金攪拌摩擦焊接頭取得了比同級(jí)別熔焊接頭更高的疲勞性能。通過(guò)分析FSW產(chǎn)熱過(guò)程和熱輸入基本分布情況建立了傳熱分析的有限
3、元模型,.計(jì)算和分析表明焊接過(guò)程中焊縫中心表面溫度在437℃"----490℃之間變化,攪拌頭前方溫度場(chǎng)梯度較小,后方溫度場(chǎng)梯度較大;焊接溫度場(chǎng)趨于穩(wěn)態(tài)時(shí)焊縫中心的溫度在470℃"---49012范圍內(nèi)變化,熱影響區(qū)的溫度在335℃~385℃范圍內(nèi)變化,焊縫前進(jìn)側(cè)溫度比焊縫后退側(cè)溫度平均低10℃左右,焊縫表面與底面的溫度差為15℃左右。通過(guò)對(duì)航空鋁合金攪拌摩擦焊接頭缺陷進(jìn)行的分析表明,在長(zhǎng)壽命區(qū)域焊縫表面的旋轉(zhuǎn)加工痕跡往往是疲勞裂紋產(chǎn)生的根源,焊縫連接處的飛邊缺陷將會(huì)對(duì)接頭疲勞性能產(chǎn)生明顯影響:“洋蔥皮"缺陷為兩個(gè)起始
4、裂紋提供了輕松連接的渠道,從而影響了試樣的整體疲勞壽命,同時(shí)它們對(duì)FSW接頭的斷裂韌性有一定影響:焊縫中心處殘留氧化物所形成的“Z”字形缺陷會(huì)明顯降低攪拌摩擦焊接頭疲勞性能,該缺陷是焊件表面和對(duì)接面上氧化物在攪拌頭的攪拌剪切作用下形成的。關(guān)鍵詞:攪拌摩擦焊;疲勞性能:鋁合金;疲勞裂紋擴(kuò)展速率:S-N曲線;“Z”字形缺陷:溫度場(chǎng):數(shù)值模擬ABSTRACTFrcitionStirWelding(FSW),asasolidstateweldingtechnology,hasbehavedmanysignificantadva
5、ntagesinweldingfieldofAlandAIalloys.Thatresearchingtheinflunceoftheweldingtechnology,weldingflaws,joints蛐nlct珈舊andtempreaturefielddistributiononthefatiguestrengthandlifecanprovideimportantreferencetobuildareseonablefatigueassessmentnorm.Inthescopeofthisthesis,th
6、roughthemetallographicalandmicrohardnesstestsindifferentareasof7075-T6A1alloyjoints,theresultsshowthattheweldsachievedfinerequiaialreerystallizedgrainstructurethanthebasematerial.Themicrohardnessvariationwasconsistentwiththatofmicrostructureinweldtransversesecti
7、on.Theweldsgainedahigherhardness.a(chǎn)ndtheminiInumhardnessoccurredintheHeatAffectedZone(HAZ).IntheinterfacebetweentheHAzandThermalMechanicalAffectedZone(TMAZ),thehardnessvaluedecreasedsignificantly.Inthispaper,seriesofmechanicalpropertytestsof7075-T6A1anoyjointshav
8、ebeenproceeded.Thetensiletestresultsshowedthat也efracturepositionoccurredinthesoftenedzonebetweenweldsandHAzorHAZ,and也etensilestrengthreachedthe88percentofbasematerial