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《南昌航空大学》 2012年
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镁/铝异种材料点焊研究

魏强  
【摘要】:由于镁、铝合金使用的广泛性与交叉性以及电阻点焊的普遍性,本课题针对2mm厚AZ31B镁合金和5A06铝合金异种材料电阻点焊展开了系统性基础研究。研究表明点焊接头抗拉剪力随着焊接电流、焊接时间和电极压力的增加均呈 先增大后减小趋势。当焊接电流或时间过小时点焊接头因热量不足易出现未融合或者熔核尺寸较小;当焊接电流或时间过大时易造成接头加热过快或过热而产生严重喷溅;当电极压力过小时试样间接触不良,接触电阻大而不稳定,易产生喷溅;当电极压力过大时将减小接头接触电阻及电流密度,并增强散热,导致接头热量不足,甚至出现未融合现象。通过正交试验设计获得2mm厚镁/铝异种材料点焊最佳工艺参数:电极压力6.6KN,焊接电流43KA,焊接时间6周波,其抗拉剪力可达3.91KN。通过采用扫描电镜(SEM)、显微硬度测试、X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)等现代测试设备对点焊接头进行分析,结果表明,由于镁、铝合金热物理性能上的差异造成接头两侧热量不平衡,使得镁/铝异种材料点焊熔核呈帽形。整个焊接接头由镁侧、过渡层、铝侧三大部分组成,其中镁侧又由母材、热影响区和熔核组成,铝侧由热影响区和母材组成,镁侧显微硬度值分别为65HV,85HV和125HV,铝侧显微硬度值50HV和26.5HV,过渡层显微硬度值高达251HV。点焊熔核主要由等轴树枝晶和柱状晶组成,并且随着离试样中心越近,晶粒越粗大。点焊接头主要组成相为Al、Mg、ε-Mg、Mg_17Al_12等。研究还表明,镁/铝异种材料点焊过程中铝侧Al元素向镁侧过渡,在镁侧形成过渡层,镁铝主要以Mg17Al12金属间化合物的形态存在于过渡层中。点焊接头宏观断口平齐而又光亮,微观断口呈现河流花样,为解理断裂,又无明显的韧窝,为典型的脆性断口。研究还表明试样的表面清理状态对点焊接头的性能影响极大。未经清理的表 面由于有油污、氧化膜等杂质不仅容易导致点焊接头过热发生严重的喷溅,还容易形成夹杂等缺陷。点焊接头在固-液阶段由于液态金属不能及时的填补因内力或收缩变形形成的微小间隙而易形成微裂纹。
【学位授予单位】:南昌航空大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TG453.9

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【参考文献】
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