【摘 要】
:
镁锂合金作为目前最为轻质的金属结构材料,在航空航天、汽车、兵器等领域具有广泛的应用前景。但由于Mg及Li元素熔沸点较低,采用传统熔焊焊接此类材料时不可避免的会出现元素烧损的问题,限制了其作为结构材料的应用。搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)作为一种固相连接方法,可有效避免上述熔焊问题。本文以LAZ933双相镁锂合金为材料,结合数值模拟及工艺试验,对接头成形机制、微观组
论文部分内容阅读
镁锂合金作为目前最为轻质的金属结构材料,在航空航天、汽车、兵器等领域具有广泛的应用前景。但由于Mg及Li元素熔沸点较低,采用传统熔焊焊接此类材料时不可避免的会出现元素烧损的问题,限制了其作为结构材料的应用。搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)作为一种固相连接方法,可有效避免上述熔焊问题。本文以LAZ933双相镁锂合金为材料,结合数值模拟及工艺试验,对接头成形机制、微观组织、力学性能以及焊缝表面耐腐蚀性能深入探究,为镁锂合金FSW提供技术指导,扩宽其工程应用范围。利用Abaqus软件基于Coupled Eulerian-Lagrangian耦合算法建立镁锂合金FSW热力耦合模型,实现了FSW过程温度场和材料流动场的模拟计算,并利用焊接试验实测特征点温度分布、材料流动及焊缝成形等验证所建模型的准确性。结果表明搅拌头附近材料从在搅拌头的剪切带动作用下转移到后退侧,材料在后退侧堆积后逐渐过渡到前进侧,从而使接头成形。当搅拌头转速过低、焊接速度过高或轴肩下压量过小时,回填不充分时容易在焊缝表面形成沟槽缺陷。整个接头根据组织形态的不同划分为母材、热影响区、热机影响区、焊核区。焊核区由两相组织构成,其中β相发生动态再结晶,晶粒形态由轧制晶粒细化为等轴晶粒,内部位错密度较小,α相晶粒不足以发生动态再结晶而使内部产生位错塞积,相较于母材区,焊核区内α相破碎溶解导致含量减少,β相含量增多,α相的择优取向从(11-20)面转变为(10-11)面,β相的择优取向面没有改变,始终为(100)面,焊核区内还产生了新的θ相、θ’相以及θ’’相。热影响区相较于母材,其板条状轧制组织仅发生了部分粗化,除了存在Mg17(Al,Zn)12扩展相、γ相外,同样出现了存在沉淀强化效应的短棒状θ’相和弥散强化效应的θ相。接头显微硬度云图呈现“盆状”形貌,在横向方向上呈现“山”形,焊核区硬度最高,热机影响区及热影响区次之,母材区硬度最低,各区域显微硬度的差异主要受细晶强化、固溶强化、沉淀强化的影响。在不同的工艺参数下,接头抗拉强度均呈现先升高后减小的变化趋势,在合适的工艺参数下,接头抗拉强度与母材相当,达到163.52 MPa,延伸率有一定程度的损失。无缺陷的接头在母材区发生断裂,与硬度分布保持一致,断口呈现微孔聚集性断裂模式,存在隧道缺陷的接头断口呈现准解理断裂模式,存在粘连缺陷的接头断口呈现解理断裂模式。焊缝表面电化学阻抗谱拟合结果与Tafel曲线拟合结果保持一致,腐蚀过程中主要发生点蚀和丝状腐蚀,腐蚀在β相及α相边界处的第二相粒子位置开始发生,逐渐向β相内扩展,腐蚀产物主要为Mg(OH)2、Li2O2以及Al(OH)3。焊缝表面耐蚀性能是由晶粒尺寸及两相比例共同调控的,晶粒细化有利于提高耐蚀性能,但α相的减少和β相的增多会使耐蚀性变差,因此通过合理的调控焊接工艺参数,可以获得耐蚀性能优于母材的搅拌摩擦焊焊缝。
其他文献
正交异性钢桥面板因其轻质高强、承载能力高等优点被广泛应用于世界各国桥梁建造中,但因其焊接结构复杂、焊缝众多,在车辆反复施载下容易产生疲劳裂纹,疲劳问题严重制约了正交异性钢桥面板乃至大跨度桥梁的发展。本文以港珠澳大桥为工程背景,研究了正交异性钢桥面板典型部位疲劳性能,并对关键部位开展补焊修复,研究补焊前后构件性能变化。首先就桥面板运维服役安全分析流程进行综述介绍,主要包括了桥面板疲劳性能研究方法和典
精神分裂症是常见的慢性精神疾病,其具有病程迁延、易反复发作等特点。随着近十年精神分裂症患病率的不断上升,影响精神分裂患者康复的问题也日益受到关注。家庭照顾者在精神分裂症患者康复过程中承担着主要的照顾责任,因此十分有必要了解和分析家庭照顾者影响患者康复因素。精神健康社会工作的介入可以向精神分裂症家庭照顾者和患者提供多元服务,使患者更好地康复并回归社会。本文运用质性研究方法,通过参与式观察法和半结构式
镁合金挤压变形后极易形成{0002}强基面织构,并致使其室温下平行于挤压方向(ED)的拉伸/压缩性能表现出严重的不对称性,恶化其动载服役性能,限制复杂工况环境下的应用拓展。基于主应变类型控制的基面织构倾斜/发散/偏离弱化是改善镁合金拉压不对称性的可靠手段。前期我们提出了基于变应变路径的镁合金基面织构弱化方法,丰富了其力学性能改善的组织调控手段,本文在此基础上集成有限元模拟和粘塑性自洽模型量化研究了
随着社会经济快速发展和生活质量日益提升,人们对于食品和环境安全的要求日益严格,现代生物医学等高精尖技术也要求着痕量检测技术的发展,表面增强拉曼散射(SERS)作为快速精准的检测手段,其性能更强的基底材料的研究方兴未艾。本论文以钛酸钾K2Ti8O17(KTO)为研究对象,通过对Ti2Al N的一步水热法获得了具有优秀SERS性能的三维毛线团状KTO纳米材料,探究了其形成过程,阐明了其性能机制。后续通
伴随着海洋资源的开发,海洋工程得到了迅速发展。TC4钛合金由于具备比强度大、抗腐蚀能力强及焊接性良好等优点,在大型船舶,海底空间站和核电站的关键零部件等水下结构件得到了广泛的应用。与陆上相比,恶劣的水下环境使得水下结构件更易失效,而当其失效时,需要一种效率高、精度高和经济性好的水下原位修复技术以满足实际水下修复需求。而水下激光熔丝增材制造技术具备以上特点,因此本文研究了水下激光熔丝增材成形、组织及
在急慢分治、缩短住院周期等制度要求与各地医疗条件差异大、福利设施配套不均等矛盾问题下,患者出院后转入下级医院或家庭获取持续性照护仍面临较大挑战,因而出院准备服务的临床价值逐渐凸显。对此研究尝试以口腔肿瘤患者(术后并发症多、院后照护需求高、身心痛苦明显)为例,立足社会支持网络与家庭生态视角,分析口腔肿瘤患者家庭出院准备度、院方出院准备服务现况及影响因素,并探讨以家庭为单位提升其出院准备度的临床依据与
在中学阶段,作为以往家庭教养方式中的重要议题之一——父母心理控制,它关注的将不仅是儿童时期的依恋,更多的是与学业紧密相关,它对青少年发展产生的影响也开始受到其他因素的调节。尤其是在中国,传统文化和社会主流价值观中对父母权威的强调、对孝道的重视以及对学业的关注都让父母心理控制与学业期待压力之间的关系更为特殊。中学生正处于发展的关键阶段,父母心理控制带来的破坏效应让渴望独立自主的青少年面临更大的心理危
汽车轻量化是目前汽车行业发展的重要趋势,其中结构轻量化通常采用“以空代实”,对各个截面形状及厚度进行优化,在保证零件强度的同时减轻重量。结构轻量化同时也会导致构件的截面形状复杂,成形这种复杂中空构件传统采用冲压后焊接的方法,由于材料利用率低且零件性能差,越来越多采用内高压成形技术来生产这种复杂中空构件,但内高压成形存在易破裂、成本大的问题。充液压形技术相比内高压成形技术可以大大降低成形成本和抑制破
绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块作为重要的电能变换和控制核心组件之一对电子电力系统的稳定运行有关键影响。然而随着IGBT模块持续小型化和功率等级的不断提高,对其散热性能提出了更高的要求。AlN陶瓷具有优异的热导率,是理想的散热基板材料之一,与Cu连接制备成陶瓷覆铜基板,更好的发挥其传热性能,能够满足IGBT模块的散热需求。本文以实现AlN陶瓷和Cu的可靠连接出发,采用纳秒激光表面辐照AlN陶瓷诱导
高速列车不断提速对材料性能及焊接接头质量提出了新的要求,转向架作为轨道车辆上重要的承载构件,接头力学性能及承载能力直接影响轨道车辆的运行安全和服役年限。为减小焊接残余应力,在实际生产中通常需要对转向架进行退火热处理。但有研究指出,从残余应力释放的角度,现有工艺生产周期长,能源消耗大,不符合节能减排的时代背景,同时热处理对焊接接头承载能力的影响也不明确。因此,探究退火热处理工艺参数对应力释放以及静/