7050铝合金搅拌摩擦焊接头微观织构及力学性能研究

发布时间：2022-02-22 16:27

　　针对高强铝合金搅拌摩擦焊构件在长期服役过程中可能诱发的疲劳断裂等问题。本文对7050铝合金搅拌摩擦焊工艺参数进行了优化,结合EBSD技术研究了FSW接头各区域的微观组织、织构演变规律及晶粒取向与力学性能之间的关系,并对接头疲劳裂纹扩展行为进行了研究。主要研究结果如下:旋转速度与焊接速度对焊缝表面成型性的影响归结于焊接热输入及塑性金属流动性。热输入过高时,焊缝容易形成飞边、隧道型孔洞缺陷;热输入过低时,塑性金属不足,流动性差,焊缝表面容易起皮且有隧道型孔洞缺陷。焊核区晶粒尺寸随焊接参数变化而变化,同一焊接参数下接头上部的晶粒尺寸要大于下部;随着旋转速度的提高,焊核两侧热机影响区的变形程度均增强,后退侧热机影响区的再结晶程度要大于前进侧;热影响区晶粒组织在不同焊接参数下长大不明显。焊核区显微硬度受旋转速度影响较大,随着旋转速度升高硬度降低。热输入较高时,接头抗拉强度较低,延伸率高,断裂失效容易发生在后退侧热影响区;热输入过低时,接头断裂在焊核区,拉伸性能最差。焊核区中几何应变效应、连续和非连续动态再结晶共同发生导致晶粒细化,应变分布较为均匀且略低;热机影响区中主要为条带状晶粒,晶粒变形程度... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 搅拌摩擦焊原理及应用
    1.3 铝合金织构
        1.3.1 铝合金变形织构
        1.3.2 铝合金再结晶织构
    1.4 搅拌摩擦焊技术国内外研究现状
        1.4.1 搅拌摩擦焊工艺参数
        1.4.2 EBSD技术在搅拌摩擦焊中的应用
        1.4.3 搅拌摩擦焊疲劳裂纹扩展速率的研究
    1.5 课题的研究内容
第2章 试验材料、设备及方法
    2.1 试验材料
    2.2 试验设备
        2.2.1 搅拌摩擦焊设备
        2.2.2 分析表征试验设备
        2.2.3 力学性能检测设备
    2.3 试验方法
        2.3.1 搅拌摩擦焊工艺试验
        2.3.2 微观组织分析
        2.3.3 力学性能测试
第3章 焊接参数对7050铝合金FSW接头组织与力学性能的影响
    3.1 焊接参数对焊缝成型性的影响
        3.1.1 不同旋转速度下焊缝表面成型性分析
        3.1.2 不同焊接速度下焊缝表面成型性分析
    3.2 焊接参数对焊缝宏观组织形貌的影响
        3.2.1 7050 铝合金FSW接头横截面宏观组织
        3.2.2 旋转速度对接头宏观组织形貌的影响
        3.2.3 焊接速度对接头宏观组织形貌的影响
    3.3 焊接参数对焊缝微观组织的影响
        3.3.1 不同焊接参数下焊核区的微观组织
        3.3.2 不同焊接参数下热机影响区的微观组织
        3.3.3 不同焊接参数下热影响区的微观组织
    3.4 焊接参数对接头力学性能的影响
        3.4.1 不同焊接参数下接头显微硬度分析
        3.4.2 不同焊接参数下接头拉伸性能分析
        3.4.3 不同焊接参数下接头拉伸断口形貌
    3.5 本章小结
第4章 7050 铝合金FSW接头微观组织结构特性EBSD分析
    4.1 FSW接头横截面各区域微观组织EBSD分析
        4.1.1 微观组织结构及晶界特征分析
        4.1.2 不同区域晶粒种类分析
        4.1.3 不同区域的局部应变分析
        4.1.4 不同区域织构演变
    4.2 焊核区微观组织的EBSD分析
        4.2.1 焊核区晶粒形貌及晶界特征分析
        4.2.2 焊核区晶粒种类及应变分析
        4.2.3 焊核区织构演变分析
    4.3 热机影响区微观组织的EBSD分析
        4.3.1 热机影响区晶粒形貌和晶界特征分析
        4.3.2 热机影响区晶粒种类及应变分析
        4.3.3 热机影响区织构分析
    4.4 FSW接头不同区域的拉伸性能特点
        4.4.1 焊接接头Schmid因子分布与力学性能相关性
        4.4.2 焊接接头拉伸性能
    4.5 本章小结
第5章 7050铝合金FSW接头疲劳裂纹扩展特性分析
    5.1 FSW接头不同位置疲劳裂纹扩展速率比较
        5.1.1 疲劳裂纹扩展寿命
        5.1.2 疲劳裂纹扩展速率
    5.2 FSW接头疲劳断口形貌特征分析
        5.2.1 宏观疲劳断口形貌特征
        5.2.2 疲劳裂纹扩展初期的微观断口形貌特征
        5.2.3 疲劳裂纹稳态扩展区的微观断口形貌特征
        5.2.4 疲劳裂纹扩展瞬断区的微观断口形貌特征
    5.3 FSW接头疲劳裂纹扩展行为
        5.3.1 FSW接头不同位置疲劳裂纹扩展路径
        5.3.2 裂纹的偏转
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录 A攻读学位期间所发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]铝及铝合金材料进展[J]. 邓运来,张新明.  中国有色金属学报. 2019(09)
[2]固溶前深冷变形处理对7050铝合金组织和性能的影响[J]. 王磊,易幼平,黄始全,董非.  材料导报. 2019(20)
[3]6082-T6铝合金搅拌摩擦过程中动态再结晶方式对焊核区织构类型的影响[J]. 张亮亮,王希靖,刘骁.  材料导报. 2019(04)
[4]高温塑性变形条件下7050铝合金微观组织的演化[J]. 熊震,刘晓波,陈鹏.  轻合金加工技术. 2018(11)
[5]轨道车辆铝合金车体搅拌摩擦焊技术[J]. 党键,庄清.  工业技术创新. 2017(06)
[6]铝合金搅拌摩擦焊缝和母材疲劳裂纹扩展行为[J]. 秦红珊,杨新岐.  航空材料学报. 2017(05)
[7]铝合金焊接工艺的研究进展[J]. 陈国庆,柳峻鹏,树西,张秉刚,冯吉才.  焊接. 2017(09)
[8]铝合金搅拌摩擦焊焊核紊流区及性能分析[J]. 罗传红,郭立杰,董丰波,张建强,彭卫平.  焊接学报. 2016(01)
[9]高强Al-Zn-Mg系7075合金热处理工艺[J]. 秦国帅,杨汉嵩,何春霞.  金属热处理. 2015(12)
[10]铝合金与低碳钢的异质搅拌摩擦焊接头组织与性能[J]. 陈健.  焊接技术. 2015(10)

博士论文
[1]CC与DC 3003铝合金轧制与再结晶织构的研究[D]. 王渭新.燕山大学 2018
[2]激光喷丸强化铝合金的疲劳裂纹扩展特性及延寿机理研究[D]. 黄舒.江苏大学 2012
[3]Al-Mg合金再结晶织构与制耳行为的研究[D]. 李敬.燕山大学 2012

硕士论文
[1]铝合金搅拌摩擦焊接头热机影响区强化研究[D]. 吴永武.兰州理工大学 2018
[2]5052与6061异种铝合金搅拌摩擦焊焊接接头组织性能研究[D]. 朱加祥.西南石油大学 2014



本文编号：3639821