5083铝合金搅拌摩擦焊接头拉伸行为研究

目的 研究5083铝合金搅拌摩擦焊接（FSW）的组织、力学性能和拉伸应变,分析接头的拉伸行为。方法 采用数码相机、光学显微镜、电子扫描显微镜等表征分析方法,对焊缝的表面宏观成形、微观组织、断口形貌进行分析;利用拉伸机、三维数字动态散斑应变测量分析系统和显微维氏硬度计对接头的力学性能和拉伸应变进行测试。结果 不同焊接工艺参数下FSW接头的最低抗拉强度为305 MPa,断后延伸率达到了14%以上;焊核区拉伸应变沿板厚方向呈现上高下低和上宽下窄的不均匀梯度分布,发生了较大程度的变形强化,直到拉伸应力达到抗拉强度。断裂失效前300/120接头的最大拉伸应变在晶粒粗大的母材区,500/120和500/200接头的最大拉伸应变则位于晶粒尺寸差异较大的后退侧焊核区与热力影响区交界处。接头拉伸断口宏观上均为45°剪切韧性断裂,微观上均以韧窝韧性断裂为主,而高热输入500/120接头出现脆性断裂特征,其延伸率明显降低。结论 高热力耦合输入使铝合金FSW接头薄弱区发生转变,强韧性降低。     

钛-铝异种材料的点焊技术研究新进展

钛合金和铝合金的应用在航空航天及汽车制造领域都在逐步增加,而Ti/Al异种金属复合结构中搭接连接无疑是不可避免的连接形式,因此对于钛/铝异种金属点焊技术的研究是非常必要的。由于Ti/Al两种材料的物理和化学性质存在巨大差异,导致两者的焊接尤为困难,目前能实现钛铝异种材料的高质量焊接的方法研究较少。先从钛和铝材料的本身特性入手,阐述目前3种常用的点焊技术:电阻点焊、搅拌摩擦点焊和超声波点焊的研究现状。主要涉及点焊接头成形、焊接参数、接头的组织特征以及力学性能,探究了各个方法的优缺点,并指出Ti/Al异种金属焊接质量的关键主要在于对金属间化合物的有效控制。为Ti/Al异种结构的连接提供合适的设计思路,并为新的连接方法提供借鉴思路。     

工业设计与产品包装

从工业设计的定义，原则，要素出发，阐述它与产品包装的内在联系及对轻工经济发展的促进作用。     

快速热冲击下SAC305/Cu焊点氧化行为与金属间化合物生长动力学（英文）

通过电磁感应加热装置，研究SAC305/Cu焊点氧化行为和界面金属间化合物(IMC)生长动力学。结果表明，快速热冲击下焊点自身氧化行为是主要因素，内部的Cu₆Sn₅IMC会加剧焊点的氧化。Cu₆Sn₅层的生长由晶界扩散控制，Cu₃Sn层的生长则由体扩散控制。基底溶解的Cu原子主要扩散到界面IMC和焊料的内部。在快速热冲击下，焊点剪切强度大幅度降低，72 h后下降49.2%。断裂机制由韧性断裂向韧脆性混合断裂转变，最终转变为脆性断裂。     

铝/镁异种合金磁脉冲焊接接头组织与性能研究

本工作采用磁脉冲焊接方法实现了铝/镁异种合金的连接，并通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射和拉伸试验等分析方法对不同放电能量下的接头微观组织及力学性能进行研究。结果表明，铝/镁异种合金焊接接头界面呈现波形界面和平直界面，且随着放电能量的增加，界面的有效结合区宽度逐渐增加，最大达到了2.87 mm；波形界面的特征越明显，接头的力学性能越高；当放电能量为30 kJ时，波形界面的波长为62.7μm，波幅为9.1μm，接头拉剪力最大，达4 679.5 N。断口形貌分析结果表明，焊缝由内、外两个椭圆环组成；内环形貌呈密集的颗粒与空洞混合结构，外环形貌为条纹状结构。机械互锁和冶金结合同时存在的波状结构界面是获得力学性能优异的铝/镁异种合金磁脉冲焊接接头的关键。     

搅拌头偏移对Ti/Al异种金属搅拌摩擦焊接头成形及拉伸强度的影响（英文）

采用搅拌摩擦焊(FSW)完成了3 mm厚TC4钛合金和2A14-T14铝合金的连接,研究了搅拌头偏移对接头的成形及拉伸性能的影响。结果表明在搅拌头向铝合金侧的偏移对接头的最大抗拉强度有显著的影响。接头最大抗拉强度随搅拌头的偏移量的增加逐渐升高。在偏移量为2.0 mm、搅拌头转速从400 r/min增加到700 r/min时,接头的最大抗拉强度逐渐降低。在偏移量为2.5 mm、接头的最大抗拉强度随转速的增加逐渐升高。当在搅拌头转速为700 r/min,焊接速度为60 mm/min时,所得接头强度最高,约347 MPa,为铝合金母材的83%。接头的断裂位置和拉伸强度均取决于微观组织和金属间化合物。对于强度最高的接头,由于TiA l相的生成,接头于铝合金侧热影响区发生断裂。     

高刚性三维并联搅拌摩擦焊机头机构设计

根据铝合金复杂厚壁结构件产品对空间三维曲线搅拌摩擦焊技术的迫切需求，结合传统搅拌摩擦焊机头机构灵活性较差，仅能完成平面内二维直线焊缝的焊接的缺点，以三维并联搅拌摩擦焊机头为研究对象，将正交并联机构在精度、高刚性、承载能力及灵活性等多方面的优点与搅拌摩擦焊技术相结合，应用设计、计算、仿真手段，开发的高刚性三维并联搅拌摩擦焊机头具有极为重要的科学意义及工程实用价值。     

热场辅助电磁脉冲焊接Al/Cu异种金属接头组织性能研究

采用热场辅助电磁脉冲焊接技术对Al/Cu异种金属进行焊接，对比分析了热场温度分别为室温、100℃和200℃条件下焊接接头的宏观形貌、界面组织及力学性能。结果表明：热场辅助电磁脉冲焊接技术能够实现Al/Cu异种金属的优质焊接；随着热场温度的增加，焊接接头有效结合区的尺寸增大。而波状界面形貌随着热场温度不同呈现不同的形态，室温下界面呈现正弦波和剪切波的混合波形，100℃下呈不规则的嵌入式波形形貌，200℃下的形貌与室温类似，但是界面反应层的厚度最大；三种温度下的界面反应区都检测到了Al-Cu化合物的存在。力学性能测试结果表明，随着热场温度的升高，焊接接头的力学性能逐渐提高。当加热温度为200℃时，焊接接头的抗拉剪力达到了4 076 N；所有试样都在界面处发生断裂，断裂区域存在断口形貌呈现“河流状”和韧窝结构混合形式，推断焊接接头的失效模式为韧脆混合断裂。在外场温度作用下，焊接接头的有效结合区增大，界面波形结构发生改变，进而有效地提升了接头的力学性能。