鋁合金攪拌摩擦點焊接頭動態(tài)力學性能研究.pdf

1、6082-T6鋁合金具有較高的比強度、優(yōu)異的耐腐蝕性和良好的焊接性能，被廣泛應用于高速軌道列車和航空航天生產領域。攪拌摩擦點焊是一種新型的搭接式固相連接方法。目前，關于6082-T6鋁合金FSSW接頭動態(tài)力學性能的研究相對較少。因此，本文主要針對2.5mm厚的6082-T6鋁合金板材進行了FSSW實驗，系統(tǒng)地研究了不同焊接工藝下FSSW接頭的準靜態(tài)力學性能、高周疲勞性能、高速沖擊性能。FSSW接頭動態(tài)力學性能的研究對FSSW接頭在服役條

2、件下預防失效具有重要的指導意義。
　　本研究主要內容包括：⑴準靜態(tài)力學性能試驗結果表明：無匙孔FSSW的最大拉剪強度可達8.05KN，而FSSW和攪拌摩擦膠點焊接頭分別為4.75KN和6.0KN，它們的接頭強度明顯低于無匙孔FSSW接頭，這是由于無匙孔FSSW接頭所形成的有效焊合面積較另外兩種焊接接頭而言較大，且抗變形能力強。并且在加載的過程中，三種攪拌摩擦點焊接頭所表現(xiàn)出的斷裂方式也不同，其中，攪拌摩擦膠點焊接頭的斷裂方式為膠層

3、斷裂和焊點斷裂的機械混合，這是由于攪拌摩擦膠點焊接頭是膠接與攪拌摩擦點焊兩種連接方式的復合連接。⑵高周疲勞性能試驗結果表明：在同一加載載荷水平下，無匙孔FSSW接頭的疲勞性能最好，有匙孔攪拌摩擦膠點焊接頭的疲勞性能次之，有匙孔FSSW接頭的疲勞性能最差；不同F(xiàn)SSW接頭的疲勞試驗數(shù)據具有很好的規(guī)律性，且加載載荷與疲勞壽命呈指數(shù)型函數(shù)關系；循環(huán)加載達到穩(wěn)定階段后，無匙孔FSSW接頭、FSSW接頭和攪拌摩擦膠點焊接頭在單個循環(huán)周期內的循環(huán)滯

4、回能分別達到0.72MJ/m3、0.35MJ/m3和0.36MJ/m3；從疲勞宏觀斷裂方式可觀察到疲勞裂紋沿著界面間隙向板厚方向擴展，且無匙孔FSSW接頭的宏觀斷口中均存在二次裂紋；依據FSSW接頭內存在的缺陷和疲勞宏觀斷裂方式，初步建立了一種簡單的疲勞裂紋擴展模型，用于評定疲勞裂紋的擴展及疲勞壽命。⑶對無匙孔FSSW接頭的四個區(qū)域分別進行分離式霍普金森壓桿試驗，試驗結果表明：母材區(qū)、焊核區(qū)和熱機影響區(qū)在動態(tài)加載過程中的變形協(xié)調能力很好

5、，抗動態(tài)沖擊能力較強，而熱影響區(qū)的抗動態(tài)沖擊能力較差。母材區(qū)的材料的沖擊吸收功為9.068MJm-3,焊核區(qū)材料的沖擊吸收功為9.85MJm-3,熱機影響區(qū)材料的沖擊吸收功為8.36MJm-3,熱影響區(qū)材料的沖擊吸收功為1.34MJm-3；四個區(qū)域的絕熱剪切敏感性都較小。⑷為了分析準靜態(tài)拉伸剪切斷裂和高周疲勞斷裂的機制，對拉剪斷口和疲勞斷口進行了SEM觀察發(fā)現(xiàn)：無匙孔FSSW接頭和攪拌摩擦膠點焊接頭的拉剪斷口中裂紋擴展區(qū)存在準解理面，而