铝_镁异质合金的水下搅拌摩擦焊接研究

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1、：分类号：密级０６９ＵＤＣ：４１５９２６７１５：学号南昌大学专业学位硕士研究生学位论文铝／镁异质合金的水下搅拌摩擦焊接研究ＳｔｕｄｏｎＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＦｒｉｃｔｉｏｎＳｔｉｒＷｅｌｄｉｎｇｏｆＡｌ／ＭｙｇＤｉｓｓｉｍｉｌａｒＡｌｌｏｙ赵翔培养单位（院、系）：机电工程学院指导教师姓名、职称：朱政强教授■指导教师姓名、职称：王官明高级工程师专业学位种类：工程硕士专业领域名称：材料工程论文答辩日期：２０１８年月日答辩委员会主席：评阅人：２０１８年月日摘要摘要随着深海资源的不断

2、开发探索，水下焊接技术的重要性日益突出。搅拌摩擦焊是一种新型固态连接技术，无须保护气和填充材料，焊后残余变形小，残余应力低，无弧光、噪声、射线等污染。镁合金跟铝合金具有密度低、比强度高、导热性好等显著优点，普遍应用于汽车制造、轨道交通和船舶生产等行业。出于对节能环保的迫切追求和随着镁/铝异种合金加工技术的提高，镁/铝合金在工业中获得了更加广泛的应用，因此，水下镁/铝合金的搅拌摩擦焊有广阔的发展前景。本文主要针对2mm厚的6061-T6与AZ31B镁/铝异种合金在常规跟水下两种焊接环境中进行搭接实验。设计加工出了符合要求的搅拌头及焊接夹具。通过对焊接工艺的不断探

3、索与完善，逐渐获得了适合两种焊接环境的焊接参数。然后对所焊接板材进行切割取样，进行拉伸，测硬度等一系列的力学性能测试，探讨了用搅拌摩擦焊技术在水下焊接异种合金的可行性。通过对两种焊接环境下的焊接接头的力学性能数据分析，发现在在水下焊接环境中，接头的最大抗拉强度出现在焊接参数为n=900r/min，v=80mm/min处，为181.63MPa，约为母材6061铝合金抗拉强度（260MPa）的70%。而在常规焊接试验试样的拉伸过程中发现最大拉伸强度出现在n=750r/min，v=60mm/min处，为176.23MPa，约为母材的67.8%。焊缝区横截面呈“弯钩状

4、”，两种材料很好的结合在了一起，没有出现毛刺沟槽等外部缺陷，但在焊核区形成了孔洞缺陷。接头的断口塑性较小，大多为45°开裂，断口呈现母材本来灰白色，结合界面为水下搅拌摩擦焊的焊接接头薄弱区域。与常规焊接环境下的焊接接头相比，水下环境中焊接接头需要更高的转速来提供充足的热输入量，且接头的性能较之常规环境中也稍好。硬度首先从母材下降到最低值，然后逐渐向焊接中心有所增加。因此，硬度分布呈非对称的“W”型。较之常规环境中的焊接接头，水下的焊接环境有降低热输入量，减少热塑性变形的优点，对于减少毛刺、未焊透缺陷有一定的积极作用。长时间使用搅拌头会使得搅拌头出现磨损、断裂、

5、塑性变形等缺陷。应用于水下焊接环境中的搅拌头减轻了搅拌头的磨损。关键词：搅拌摩擦焊；水下焊接环境；铝镁异种金属；组织成分IAbstractAbstractFrictionstirweldingisanewtypeofsolid-stateconnectiontechnology,whichdoesnotrequireshieldinggasandfillingmaterials,hassmallresidualdeformationafterwelding,lowresidualstress,andnopollutionsuchasarc,noise,andr

6、adiation.Magnesiumalloysandaluminumalloyshavesignificantadvantagessuchaslowdensity,highspecificstrength,andgoodthermalconductivity.Theyarewidelyusedinautomobilemanufacturing,railtransportationandshipbuildingindustries.Inrecentyears,theconceptofenergyconservationandenvironmentalprote

7、ctionhasbeenvigorouslypromotedandtheprocessingtechnologyofmagnesium/aluminumdissimilaralloyshasbeencontinuouslyimproved.Magnesium/aluminumalloyshavemoreextensiveapplicationsintheindustry.Withthecontinuousdevelopmentandexplorationofdeep-searesources,thedemandforunderwaterweldingtechn

8、ologyhasbecomeincre