鈦-鋁異種金屬復合接頭攪拌摩擦焊工藝及連接機制.pdf

1、本文通過攪拌摩擦焊接技術,采用“差高-偏置”的復合接頭結(jié)構(gòu)設計,在鋁合金不發(fā)生明顯熔化的提前下實現(xiàn)了TC4鈦合金與5A06鋁合金的冶金結(jié)合,并獲得了成形性好且焊接質(zhì)量高的Ti/Al復合接頭。
　　基于圓柱銑削組合式攪拌頭獲得的 Ti/Al異種金屬復合接頭,通過分析焊縫表面的宏觀形貌、連接界面的微觀結(jié)構(gòu)和接頭力學性能及斷口形貌,獲取了最佳的焊接工藝窗口,發(fā)現(xiàn)攪拌頭轉(zhuǎn)速n、焊接速度v和攪拌針偏置量T是影響接頭宏微觀結(jié)構(gòu)的重要因素,攪拌

2、針的偏置扎入使得焊核區(qū)形成了顆粒增強的復相組織,接頭最大抗拉強度達到母材5A06鋁合金抗拉強度的88.3％,斷裂主要發(fā)生在鋁側(cè)焊核區(qū)內(nèi)。
　　基于圓錐平滑面整體式攪拌頭,通過研究攪拌針偏置量對 Ti/Al復合接頭宏微觀結(jié)構(gòu)及接頭力學性能的影響,發(fā)現(xiàn)焊核區(qū)存在鋁基材料流動形成的穩(wěn)態(tài)渦流、非穩(wěn)態(tài)渦流和 Hook鉤結(jié)構(gòu),改變攪拌針偏置量可有效控制焊接過程的熱輸入,避免大量金屬間化合物和孔洞等缺陷的產(chǎn)生。相對于圓柱銑削組合式攪拌頭,圓錐平

3、滑面整體式攪拌頭對應的焊接工藝窗口更寬,接頭最大抗拉強度達到母材5A06鋁合金抗拉強度的84.1%,斷裂同樣發(fā)生在鋁側(cè)焊核區(qū)內(nèi),斷口表現(xiàn)為韌窩、解理特征的復合形貌。
　　結(jié)合前文的實驗結(jié)果,分析了焊接過程的熱-機械耦合效應、鋁熔化現(xiàn)象的抑制機理、對接界面鈦側(cè)的宏觀變形行為、界面成分梯度及脆性金屬間化合物的產(chǎn)生與抑制,發(fā)現(xiàn)合理的工藝參數(shù)可有效抑制鋁合金的熔化和界面金屬間化合物的產(chǎn)生,界面處鈦合金的塑性變形提高了對接界面的結(jié)合強度,T