文档介绍：江苏科技大学
硕士学位论文
7xxx喷射成型铝合金搅拌摩擦焊工艺与组织性能研究
姓名:史超
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:严铿
2011-03-20
摘要
摘要
喷射成型工艺与传统的铸造工艺相比,材料元素固溶度大、晶粒细小、组织均匀、
偏析程度小、冷却速度快可到达 102~103K/s。喷射成型工艺制备的喷射成形 7xxx 系
铝合金具有超高强度和塑性,其综合性能在国际上处于领先地位,强度在现有成熟牌
号铝合金中最高。本论文对 4mm 喷射成型 7xxx 铝合金进行搅拌摩擦焊焊接性研究,
开发出适合此种板材对接的搅拌头及焊接工艺。
研究了 9341 工具钢制成的三种不同几何形状的搅拌头对焊缝成形的影响,研究结
果表明:采用圆锥形带螺纹凹面搅拌头在合理的焊接工艺参数条件下可以得到无任何
缺陷的焊缝,焊缝成形较好。工艺优化试验中,分别改变焊接速度和旋转速度,确定
工艺参数对接头抗拉强度的影响。对于喷射成型 7475 铝合金,当搅拌头旋转速度
S=1200r/min,焊接速度 F=80mm/min 时试样断裂在母材处,达到最高值 442MPa。对
于喷射成型 7055 铝合金,焊接速度为 F=80mm/min 不变的情况下,旋转速度 800~
1200r/min 时力学性能较好且较稳定,当搅拌头旋转速度 S=1000r/min,焊接速度
F=100mm/min 时达到最高值 455MPa。
通过金相试验可以观察到,由于焊接时搅拌头对焊核区金属进行强烈而均匀地搅
拌焊缝中心为动态再结晶等轴晶粒,晶粒细小。焊缝两侧热机影响区组织存在较大差
异,前进侧为窄条状组织,回退侧为扁平块状组织;热影响区组织发生了回复、再结
晶、粗化。通过对断裂在焊缝处的试样进行断口试验,可以观察到,试样拉伸断裂在
焊缝的前进侧热机械影响区,试样断后稍有颈缩,但不明显,断口大部分为韧窝区。
喷射成型7475铝合金焊缝显微硬度的最低值出现在前进侧,说明前进侧是焊缝的薄弱
环节,这与焊缝断口位置相对应。
关键词: 喷射成型 7xxx 铝合金;搅拌摩擦焊;工艺参数;力学性能
I
ABSTRACT
ABSTRACT
Compared with the traditional casting technology, the spray forming technology has
the advantages of fast cooling speed, according to related report it can obtain 102~103K/s,
the element of materials produced by spray forming technique has large solid solubility, tiny
grains, well-distributed microstructure and little segregation. Spray formed 7xxx aluminum
alloy has very high strength and plasticity, bination properties keep ahead all over
the world, it has the highest strength in all the maturate alloys in the present.
In the experiment study of this paper, adopted muddler of three different geometry
shapes produced by 9341 tool steels. By taper muddler with screw thread concave plane and
under reasonable welding parameters condations is able to get the weld without any defects,
the weld formation is good. In the experiment of technology optimization, changed the
welding speed and rotation speed, ascertain effect of tenchnique parameters on the butt
jointing tension strength. For spray