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《长春工业大学》 2017年
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6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头组织与性能的研究

迟珉良  
【摘要】:双轴肩搅拌摩擦焊是传统单轴肩搅拌摩擦焊的一次重大技术革新。其独特的下轴肩自支撑结构不但解决了单轴肩搅拌摩擦焊接头常见的根部缺陷问题,并且提高了狭小空腔等密闭结构的焊接操作性,大大简化了焊接装夹过程,提高了焊接生产效率。双轴肩搅拌摩擦焊接技术在船舶、航空航天和轨道交通等工业制造领域具有广阔的应用前景,正受到广大科学工作者的密切关注。本文以国内铝合金轨道车辆制造业广泛采用的6005A-T6铝合金为研究对象,采用不同轴肩直径的搅拌头和焊接速度进行了双轴肩搅拌摩擦焊接试验。着重分析了搅拌头轴肩尺寸和焊接速度对接头的成形性能、微观组织、力学性能以及电化学性能的影响规律。结果表明,在一定焊接工艺参数范围内,采用不同轴肩直径的双轴肩搅拌头进行焊接均能得到焊缝表面成型良好的焊接接头。双轴肩搅拌摩擦焊接头横截面宏观形貌呈上下表面宽而中间窄的“哑铃型”,从微观组织上可以分为四个区域:即母材区、热影响区、热力影响区和焊核区。焊核区在搅拌头的热力耦合作用下经历了动态再结晶过程,形成了细小的等轴晶组织,前进侧热力影响区晶粒发生较大弯曲变形、且该侧热力影响区与热影响区之间分界线较后退侧明显。焊前母材坡口表面未清理干净的氧化铝在搅拌摩擦焊接过程中进入焊缝内部形成“S线”,影响了接头的抗拉强度及疲劳性能,属于弱连接缺陷。当焊接工艺参数为:轴肩尺寸14mm、主轴旋转速度800r/min、焊接速度600mm/min时,BT-FSW接头力学性能最好,接头平均抗拉强度为221.8Mpa,达到母材的78.6%,断裂伸长率达到5.2%。沿母材到焊核区方向各区显微硬度分布趋势呈现高-低-高-高的近似“W”形,接头显微硬度最低值位于前进侧热影响区与热力影响区交汇处。焊核区耐腐蚀性比母材好,在相同的焊接工艺参数条件下,轴肩尺寸越小则焊核区耐蚀性越好。BT-FSW接头在107循环应力条件下,接头条件疲劳极限达到了95MPa。
【学位授予单位】:长春工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG453.9

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