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《重庆大学》 2015年
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异种金属材料7A04铝-T2紫铜惯性径向摩擦焊接工艺及机理研究

袁毅  
【摘要】:铝铜金属材料在工业生产中的应用越来越广泛,然而由于两种材料的化学成分、机械性能及熔点的差异,铝-铜异种金属的焊接一直是材料学科中的难点。惯性径向摩擦焊接是利用摩擦产热来实现材料的固相连接技术,对于异种金属材料的焊接有压倒性的优势。因此,本文针对7A04铝棒和T2紫铜环异种金属材料,采用惯性径向摩擦焊接方法探索性的对其可行性进行研究。然而,目前关于铝-铜异种金属材料摩擦焊接的相关研究较少。本文通过实验的方法,对实验所得摩擦焊接头的宏观形貌进行分析,利用光学显微镜和扫描电镜对接头微观组织进行观察,对接头的显微硬度和剪切强度进行测试。分析结果表明:采用惯性径向摩擦焊接方法来焊接7A04铝和T2紫铜异种金属材料是可行的。当最高转速为4100r/min,预摩擦转速和摩擦转速为4000r/min,顶锻转速为2000r/min,顶锻压力和摩擦压力分别为8.0MPa和4.0MPa时,接头质量最稳定且最佳,接头界面产生塑性变形层、动态再结晶、元素扩散互溶,实现了冶金结合。接头焊缝包含3个区域:细晶粒区(Ⅰ区,FGZ)、过渡区(Ⅱ区,TZ)及热影响区(Ⅲ区,HAZ);FGZ和HAZ为圆形颗粒状晶粒,FGZ晶粒尺寸细小,HAZ晶粒粗大,大于母材;TZ晶粒呈细长状,尺寸大小不一,平均晶粒尺寸介于细晶粒区和母材区之间。显微硬度和剪切强度测试结果与宏观和微观分析结果吻合。本文还对摩擦焊中飞边形成机理进行了分析,提出了飞边效应,并分析了工艺参数对接头质量的影响规律。结果发现,飞边形成机理就是在径向力的切向分力与摩擦力的合力作用下,导致材料向合力方向流动,并且合力越大的地方流动速度及材料流动量越大,从而形成飞边。焊接之前必须除去铝材表面的氧化膜,文中以产生飞边的形式将其挤出,飞边多少的表现形式为烧损量的大小,本文中最佳烧损量值范围:3.0-3.5mm之间。顶锻压力和摩擦压力对烧损量大小起着决定性的作用;摩擦压力与烧损量呈正相关关系,即摩擦压力越大,烧损越高;摩擦压力越小,烧损越低。摩擦压力对焊接接头质量有很大影响,在摩擦压力值大于4MPa时,形成的焊接接头质量更良好,不易形成缺陷。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG453.9

【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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