顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料攪拌摩擦焊工藝及焊縫金屬遷移行為研究.pdf

1、目前，金屬基復(fù)合材料在焊接時(shí)存在很多問題，如氣孔敏感性、第二相粒子偏析以及粒子與金屬界面反應(yīng)生成脆性相等，這些都影響了焊接質(zhì)量。本文選用混合鹽法制備的TiB2/A356顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料為試驗(yàn)材料，對(duì)其進(jìn)行攪拌摩擦焊接，研究了攪拌摩擦焊工藝參數(shù)和攪拌頭軸肩形式對(duì)焊縫成形、微觀組織和力學(xué)性能的影響。同時(shí)還對(duì)焊縫金屬的遷移行為進(jìn)行分析，通過(guò)標(biāo)識(shí)嵌入試驗(yàn)和數(shù)值模擬來(lái)深入了解焊縫金屬的流動(dòng)機(jī)理。
　　對(duì)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行攪拌摩擦焊時(shí)發(fā)

2、現(xiàn)，增大攪拌頭轉(zhuǎn)速或降低焊接速度可以獲得表面成形良好的焊接接頭，凹面軸肩焊縫成形質(zhì)量高于平面軸肩。焊接試驗(yàn)后，對(duì)接頭微觀組織和力學(xué)性能進(jìn)行分析測(cè)試，焊縫組織得到細(xì)化，TiB2和 Al-Si共晶均勻地分布在焊核區(qū)，接頭力學(xué)性能(拉伸強(qiáng)度和顯微硬度)與焊接工藝參數(shù)存在一定的關(guān)系，提高轉(zhuǎn)速或降低焊速都會(huì)使得接頭的力學(xué)性能提高。
　　塑性金屬在焊縫厚度方向的遷移分為三個(gè)區(qū)域，軸肩下壓區(qū)中塑性金屬主要在水平方向上做圓周運(yùn)動(dòng)，紊流區(qū)中有來(lái)自多

3、個(gè)方向流動(dòng)的金屬，焊核區(qū)中塑性金屬在螺紋的作用下做螺旋運(yùn)動(dòng)，顯現(xiàn)出洋蔥環(huán)結(jié)構(gòu)。焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫金屬遷移行為有影響，提高轉(zhuǎn)速，軸肩下壓區(qū)作用范圍增大；焊速增大，焊核區(qū)面積減小。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，軸肩形式不同主要對(duì)軸肩下壓區(qū)中金屬流動(dòng)產(chǎn)生影響。在焊縫水平面上，前進(jìn)側(cè)塑性金屬部分向前流動(dòng)，部分滯留在后方；后退側(cè)塑性金屬只向后方流動(dòng)，同時(shí)，隨著與焊件上表面距離增加，這種流動(dòng)逐漸減弱。
　　建立了三維流場(chǎng)模型，將模擬結(jié)果與嵌入試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，兩