铝锂合金激光焊接组织形态及其形成机理研究
发布时间：2023-12-10 12:56
当代飞机技术的飞速发展对飞机材料与结构提出巨大需求与挑战,结构件减重成为航空制造的重要发展方向之一。铝锂合金由于其高比强度、较好的耐腐蚀性与热稳定性等优良性能,被大量应用于飞机结构材料。同时,激光焊接技术的飞速发展致使其广泛应用于铝合金连接。然而,由于铝锂合金的特性及飞机服役性能的要求,铝锂合金激光焊接技术仍存在诸多难点。本文针对2060、2099铝锂合金焊接结构,开展了两种典型接头形式的激光焊接工艺实验,重点研究了接头组织形态及其形成机理。首先,针对2060铝锂合金对接结构、以及2060铝锂合金蒙皮与2099铝锂合金桁条T型结构分别开展激光焊接试验及双激光束双侧同步焊接试验,观察焊缝横截面成形,以进行温度场仿真结果准确性验证。在此基础上,采用试验校核后的热源模型,基于焊件实物尺寸构建两种结构件激光焊接有限元模型,对两种结构件进行激光焊接温度场仿真求解,探究了不同工艺参数下两种结构件的熔池形貌,得到优化工艺参数范围以指导工艺实验研究。其次,基于激光焊接温度场求解结果,设计并开展了2060铝锂合金对接结构激光焊接实验。定量分析了焊接工艺参数对接头宏观形貌及微观组织形态的影响,考察了焊接接...
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与选题意义
1.2 铝锂合金发展概况
1.3 铝锂合金激光焊接国内外研究现状
1.3.1 铝锂合金激光焊接气孔
1.3.2 铝锂合金激光焊接裂纹
1.3.3 铝锂合金激光焊接接头软化
1.3.4 铝锂合金焊缝边缘等轴晶带
1.4 课题研究内容与方法
第二章 铝锂合金激光焊接实验材料及方法
2.1 实验材料
2.2 激光焊接实验设备
2.3 激光焊接实验方法
2.4 测试分析方法
第三章 铝锂合金激光焊接过程温度场建模及求解
3.1 铝锂合金激光焊接有限元模型的建立
3.1.1 铝锂合金激光焊接结构件几何模型的建立
3.1.2 铝锂合金激光焊接结构件有限元网格的划分
3.1.3 激光焊接热源模型的建立
3.1.4 铝锂合金材料物性参数的获取
3.1.5 初始条件和边界条件的设置与加载
3.2 铝锂合金对接结构激光焊接温度场仿真研究
3.2.1 仿真结果的实验验证
3.2.2 对接结构激光焊接温度场仿真结果分析
3.2.3 工艺参数对对接结构件焊缝成形的影响规律
3.3 铝锂合金T型结构双激光束焊接温度场仿真结果分析
3.3.1 仿真结果的实验验证
3.3.2 T型结构激光焊接温度场仿真结果分析
3.3.3 工艺参数对T型结构件焊缝成形的影响规律
3.4 本章小结
第四章 铝锂合金对接结构激光焊接接头微观组织及形成机理
4.1 铝锂合金对接结构激光焊接接头宏观形貌
4.2 铝锂合金对接结构激光焊接接头显微组织
4.2.1 激光焊接热过程对接头组织形貌分布规律的影响
4.2.2 激光焊接接头组织形貌定量研究
4.2.3 激光焊接接头元素分布特征
4.3 组织形态及元素分布对对接结构激光焊接接头性能的影响
4.3.1 组织形态及元素分布对对接接头显微硬度的影响
4.3.2 组织形态及析出相对对接接头拉伸性能的影响
4.4 本章小结
第五章 铝锂合金T型结构双激光束焊接接头微观组织及形成机理
5.1 铝锂合金T型结构双激光束焊接接头宏观形貌
5.2 铝锂合金T型结构双激光束焊接接头显微组织
5.2.1 激光焊接热过程对接头组织形貌分布规律的影响
5.2.2 激光焊接接头元素分布特征
5.3 组织形态及元素分布对T型结构激光焊接接头性能的影响
5.3.1 组织形态及元素分布对T型接头显微硬度的影响
5.3.2 组织形态及第二相对T型接头环向拉伸性能的影响
5.4 铝锂合金激光焊接接头缺陷研究
5.4.1 气孔的形成机理及抑制措施研究
5.4.2 裂纹的形成机理及抑制措施研究
5.5 本章小结
第六章 铝锂合金激光焊接焊缝边缘等轴晶带形成机理
6.1 Li元素及Zr元素对EQZ形成的影响
6.2 焊接热过程对EQZ组织形态的影响
6.3 熔池流动对EQZ组织形态的影响
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
本文编号：3872456
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与选题意义
1.2 铝锂合金发展概况
1.3 铝锂合金激光焊接国内外研究现状
1.3.1 铝锂合金激光焊接气孔
1.3.2 铝锂合金激光焊接裂纹
1.3.3 铝锂合金激光焊接接头软化
1.3.4 铝锂合金焊缝边缘等轴晶带
1.4 课题研究内容与方法
第二章 铝锂合金激光焊接实验材料及方法
2.1 实验材料
2.2 激光焊接实验设备
2.3 激光焊接实验方法
2.4 测试分析方法
第三章 铝锂合金激光焊接过程温度场建模及求解
3.1 铝锂合金激光焊接有限元模型的建立
3.1.1 铝锂合金激光焊接结构件几何模型的建立
3.1.2 铝锂合金激光焊接结构件有限元网格的划分
3.1.3 激光焊接热源模型的建立
3.1.4 铝锂合金材料物性参数的获取
3.1.5 初始条件和边界条件的设置与加载
3.2 铝锂合金对接结构激光焊接温度场仿真研究
3.2.1 仿真结果的实验验证
3.2.2 对接结构激光焊接温度场仿真结果分析
3.2.3 工艺参数对对接结构件焊缝成形的影响规律
3.3 铝锂合金T型结构双激光束焊接温度场仿真结果分析
3.3.1 仿真结果的实验验证
3.3.2 T型结构激光焊接温度场仿真结果分析
3.3.3 工艺参数对T型结构件焊缝成形的影响规律
3.4 本章小结
第四章 铝锂合金对接结构激光焊接接头微观组织及形成机理
4.1 铝锂合金对接结构激光焊接接头宏观形貌
4.2 铝锂合金对接结构激光焊接接头显微组织
4.2.1 激光焊接热过程对接头组织形貌分布规律的影响
4.2.2 激光焊接接头组织形貌定量研究
4.2.3 激光焊接接头元素分布特征
4.3 组织形态及元素分布对对接结构激光焊接接头性能的影响
4.3.1 组织形态及元素分布对对接接头显微硬度的影响
4.3.2 组织形态及析出相对对接接头拉伸性能的影响
4.4 本章小结
第五章 铝锂合金T型结构双激光束焊接接头微观组织及形成机理
5.1 铝锂合金T型结构双激光束焊接接头宏观形貌
5.2 铝锂合金T型结构双激光束焊接接头显微组织
5.2.1 激光焊接热过程对接头组织形貌分布规律的影响
5.2.2 激光焊接接头元素分布特征
5.3 组织形态及元素分布对T型结构激光焊接接头性能的影响
5.3.1 组织形态及元素分布对T型接头显微硬度的影响
5.3.2 组织形态及第二相对T型接头环向拉伸性能的影响
5.4 铝锂合金激光焊接接头缺陷研究
5.4.1 气孔的形成机理及抑制措施研究
5.4.2 裂纹的形成机理及抑制措施研究
5.5 本章小结
第六章 铝锂合金激光焊接焊缝边缘等轴晶带形成机理
6.1 Li元素及Zr元素对EQZ形成的影响
6.2 焊接热过程对EQZ组织形态的影响
6.3 熔池流动对EQZ组织形态的影响
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
本文编号：3872456
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