SiCp-2024Al鋁基復(fù)合材料的焊接.pdf

1、顆粒增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料因其高比強(qiáng)度、高比模量、耐高溫、耐磨損等性能，目前正在得到日益廣泛的應(yīng)用。要使鋁基復(fù)合材料廣泛的應(yīng)用于各個(gè)方面，其可靠連接是工程應(yīng)用必須解決的重要問(wèn)題，但由于鋁基復(fù)合材料復(fù)雜的宏觀和微觀結(jié)構(gòu)，使得復(fù)合材料的連接要比均質(zhì)材料困難的多，解決鋁基復(fù)合材料的連接成為該材料廣泛工程應(yīng)用必須攻克的技術(shù)難題之一。因此成功解決SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的焊接具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 針對(duì)SiCp/2024Al鋁基復(fù)合

2、材料特性，采用兩種不同的方法成功實(shí)現(xiàn)了鋁基復(fù)合材料的焊接。 SiCp/2024Al鋁基復(fù)合材料真空釬焊，論文采用復(fù)合材料表而顆粒暴露和SiC顆粒表面金屬化技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的真空釬焊，剪切強(qiáng)度達(dá)到202MPa。作者采用(NaOH+INO<,3>)化學(xué)腐蝕的方法使復(fù)合材料表層顆粒部分暴露。部分暴露出來(lái)的顆粒在真空釬焊中進(jìn)入到焊縫中，使焊縫中人工生成復(fù)合材料層，改變了傳統(tǒng)釬焊中由于釬縫中無(wú)增強(qiáng)相而導(dǎo)致的釬焊接頭強(qiáng)度相對(duì)較低的情況

3、。采用M6釬料表面蒸鍍Cu元素的方法，改善SiC了顆粒與釬料之間的潤(rùn)濕性。分析表明，接頭中形成了新的復(fù)合材料釬縫，并且釬縫中無(wú)Al<,4>C<,3>生成。通過(guò)微觀和SEM斷口分析研究了釬焊接頭強(qiáng)度降低的影響因素：釬料未完全潤(rùn)濕；釬縫中部分區(qū)域SiC顆粒聚集，造成局部Al基體組分相對(duì)減少導(dǎo)致拉伸時(shí)容易從該處首先開裂，形成火山狀解理面；釬焊溫度過(guò)高、保溫時(shí)間過(guò)程造成的氣孔。 作者利用鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35作為攪拌頭材料，研制成雙體螺栓

4、連接的特色攪拌頭，能保證SiCp/2024Al鋁基復(fù)合材料攪拌摩擦焊的順利進(jìn)行。焊接后接頭形貌進(jìn)行分析呈典型的洋蔥環(huán)結(jié)構(gòu)，焊縫中SiC/Al界面結(jié)合清晰，無(wú)脆性相生成。接頭性能進(jìn)行分析表明，攪拌摩擦焊接頭強(qiáng)度達(dá)到母材強(qiáng)度的80％以上，攪拌摩擦焊參數(shù)選擇適當(dāng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)等強(qiáng)連接。斷口分析表明，在斷口上出現(xiàn)了同心的解理斷口，說(shuō)明斷裂過(guò)程是沿著攪拌摩擦焊的流線斷裂的。 論文應(yīng)用流體動(dòng)力學(xué)理論和粘度方程建立攪拌摩擦焊過(guò)程的物理模型，將鋁基