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AZ31镁合金粘接接头的疲劳性能研究

刘爱龙  
【摘要】: 随着汽车轻量化的发展,镁合金在汽车上的应用开始增加。由于镁合金的化学活性高,一般的焊接技术很难用于镁合金的连接,而粘接技术则有可能成为连接镁合金的一种可以选择的方法。在美国通用联合基金项目"Joining of Dissimilar Materials with Crash-Toughened Adhesives"资助下,本文作者以AZ31镁合金为基体材料,系统研究了镁合金粘接接头的疲劳性能。研究的主要内容包括以下几个方面: 1.研究了镁合金基体的表面处理方法对粘接接头疲劳性能的影响。结果表明:清洗加打磨处理和清洗加磷膜处理均可以提高AZ31镁合金粘接接头的剪切性能;清洗加磷膜处理的镁合金粘接接头的疲劳性能优于清洗加打磨处理和清洗处理的粘接接头,但在低应力水平时,清洗加打磨处理镁合金粘接接头的疲劳性能不及仅做清洗处理的粘接接头。因此,镁合金粘接接头的剪切性能并不能完全反映其在动态载荷作用下的疲劳性能好坏。 2.研究了胶粘剂固化前,高温高湿环境暴露对镁合金粘接接头的剪切及疲劳性能影响。结果表明,与没有经过环境暴露的粘接接头相比,固化前7小时的环境暴露对粘接接头的剪切强度及疲劳性能均没有明显影响。 3.对比研究了胶粘剂固化后环境暴露对清洗加打磨处理和清洗加磷膜处理粘接接头的剪切及疲劳性能。结果表明,经过10天环境暴露,粘接接头的剪切和疲劳性能均有明显下降,但清洗加磷膜处理粘接接头的疲劳性能仍然高于清洗加打磨处理的粘接接头;在载荷水平较低时,经环境暴露的清洗加磷膜处理粘接接头的疲劳寿命长于同载荷水平未经环境暴露的清洗加打磨处理的粘接接头。由此可见,镁合金粘接接头的疲劳性能不仅取决于静态剪性能,而且还受粘接基体的表面结构和性质的影响。 4.利用三点弯曲试样对打磨及硅酸磷酸钠氧化处理铝合金粘接接头的疲劳裂纹扩展行为进行了系统研究。结果表明:用三点弯曲试样研究粘接接头的疲劳裂纹扩展行为是可行的;打磨和硅酸磷酸钠氧化处理的铝合金粘接接头具有相似的疲劳裂纹扩展行为。 5研究了胶粘剂固化前、后高温高湿环境暴露对粘接接头疲劳裂纹扩展行为的影响。研究结果表明,固化后环境暴露使粘接接头的抗裂纹扩展能力大大降低,而固化前环境暴露对粘接接头的抗疲劳裂纹扩展能力的影响较小。


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