论文部分内容阅读
对于纤维增强热塑性复合材料(FRTP)的连接及其与铝合金的连接,目前常采用的方法有胶接、机械连接和熔融连接,但是各有局限性。本文采用搅拌摩擦焊技术对FRTP同种及FRTP与铝合金异种材料进行焊接。在FRTP同种材料搅拌摩擦焊方面,研究了工艺参数对焊缝成形、微观形貌及力学性能的影响,并对断口进行SEM分析;在FRTP与铝合金异种材料搅拌摩擦焊方面,重点研究了两种材料相对放置位置、偏移量和下压量对焊缝成形的影响。主要研究结果如下:FRTP搅拌摩擦焊试验表明,当下压量、旋转速度和相互匹配时,焊核区的塑性材料才能够充分塑化并流动,能够获得成形良好的焊缝;FRTP接头拉伸性能结果表明:当下压量0.15mm、旋转速度750r/min、焊接速度38mm/min时,接头的拉伸强度最大,为45.56MPa,是母材强度的44.23%。断口的横截面形貌观察可知,接头均在前进侧热力影响区与母材区界面上发生断裂,反映该区域为整个接头最薄弱部位。SEM电镜观察分析可知,母材微观断裂机制主要是碳纤维断裂和纤维-基体界面脱粘,接头的微观断裂机制主要为基体剪切断裂和纤维-基体界面脱粘。FRTP与铝合金进行搅拌摩擦焊搭接试验表明,当铝合金为下板时,接头成形较差,未能得到有效连接;当铝合金为上板时,能够得到成形美观,形成有效连接的搭接接头。当下压量0.16mm、旋转转速750r/min、焊接速度30mm/min时,接头的拉剪强度最大,为18.65MPa,达到胶接强度的71.46%;搭接接头的断口形式主要有沿界面的剪切断裂和在树脂基材处的正断;SEM照片中可以看到在界面处存在微裂纹。FRTP与铝合金进行搅拌摩擦焊对接试验表明,未能得到成形良好、实现有效连接的接头。