Mg-Al異種合金攪拌摩擦連接板材接頭性能及銑削變形研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、在航空制造領域,降低飛機重量是一個重要課題。一種有效的方式是將不同的材料連接起來作為大型整體結構件使用,不同合金板材拼連后接頭區(qū)域的應力狀態(tài)和板材變形對后續(xù)銑削產生重要影響。本文以攪拌摩擦連接技術作為板材拼連工藝,以2024-T3鋁合金和AZ31B鎂合金為研究對象,研究兩種合金的拼連工藝,在此基礎上研究拼連板材的銑削工藝。本文完成的主要工作和取得的主要成果如下:
  1、對FSJ材料流動過程和接頭成形機理進行分析
  建立了

2、FSJ水平方向材料的偏心擠壓流動過程,用實驗方法驗證了偏心擠壓流動過程的正確性。由偏心擠壓流動過程出發(fā),進行相應的推論并得到了驗證。進一步研究了偏心量與接頭力學性能的關系。
  2、對Mg/Al異種合金FSJ過程中作用力的測量和分析
  對3.2mm厚板材Mg/Al異種合金FSJ進行攪拌頭作用力測量,分析了工藝參數對攪拌頭3個方向作用力的影響,建立了攪拌頭所受作用力數學模型。
  3、對Mg/Al異種合金FSJ工藝進行

3、研究
  對Mg/Al異種合金FSJ工藝進行實驗研究,尋找到了工藝參數范圍。對Mg/Al異種合金FSJ后的接頭進行接頭力學性能測試。在工藝參數范圍內,攪拌頭轉速和進給速度與接頭力學性能均呈從低值到高值先增大后減小。對接頭進行微觀組織和形貌分析,并進行EDS能譜分析和XRD物相分析,確定了Mg/Al異種合金FSJ連接過程中生產了Mg17Al12和Al3Mg2兩種金屬間化合物。對接頭拉伸斷裂的斷口進行了微觀形貌觀察,確定了Mg/Al異

4、種合金FSJ連接接頭斷裂形式和裂紋源產生原因。對Mg/Al異種合金FSJ接頭進行了硬度分析。
  4、對Mg/Al異種合金FSJ過程攪拌頭偏置進行研究
  對Mg/Al異種合金FSJ連接過程中攪拌針進行偏置,分析偏置接頭的力學性能,尋找到了最佳偏置量。攪拌針偏置量與接頭性能之間呈從向Mg側偏置最大到向Al側偏置最大先增大后減小,抗拉強度和屈服強度的最大值位于向鋁側偏置量為0.5mm處。偏置的FSJ接頭中均生產了Mg17Al1

5、2和Al3Mg2兩種金屬間化合物。
  5、對Mg/Al異種合金FSJ過程的溫度場模擬仿真研究
  建立了以攪拌頭旋轉速度和進給速度為變量的FSJ熱源模型并以此為基礎進行Mg/Al異種合金FSJ溫度場數值模擬。將模擬得到的熱循環(huán)曲線和實驗測量得到的數值進行對比,兩者能夠相互驗證。
  6、對Mg/Al異種合金FSJ殘余應力分布和變形進行分析
  通過試驗,研究了FSJ板材殘余應力和變形的分布規(guī)律,并研究了工藝參數

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