顆粒增強鋁基復(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顆粒增強復(fù)合材料為試驗材料，對其進行攪拌摩擦焊接，研究了攪拌摩擦焊工藝參數(shù)和攪拌頭軸肩形式對焊縫成形、微觀組織和力學性能的影響。同時還對焊縫金屬的遷移行為進行分析，通過標識嵌入試驗和數(shù)值模擬來深入了解焊縫金屬的流動機理。
　　對顆粒增強鋁基復(fù)合材料進行攪拌摩擦焊時發(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。焊接試驗后，對接頭微觀組織和力學性能進行分析測試，焊縫組織得到細化，TiB2和 Al-Si共晶均勻地分布在焊核區(qū)，接頭力學性能(拉伸強度和顯微硬度)與焊接工藝參數(shù)存在一定的關(guān)系，提高轉(zhuǎn)速或降低焊速都會使得接頭的力學性能提高。
　　塑性金屬在焊縫厚度方向的遷移分為三個區(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動，紊流區(qū)中有來自多

3、個方向流動的金屬，焊核區(qū)中塑性金屬在螺紋的作用下做螺旋運動，顯現(xiàn)出洋蔥環(huán)結(jié)構(gòu)。焊接工藝參數(shù)對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。同時發(fā)現(xiàn)，軸肩形式不同主要對軸肩下壓區(qū)中金屬流動產(chǎn)生影響。在焊縫水平面上，前進側(cè)塑性金屬部分向前流動，部分滯留在后方；后退側(cè)塑性金屬只向后方流動，同時，隨著與焊件上表面距離增加，這種流動逐漸減弱。
　　建立了三維流場模型，將模擬結(jié)果與嵌入試驗結(jié)果進行對比，兩