开题报告：2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝析出相分析

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1、毕业论文开题报告2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝析出相分析姓名：学号：学院：指导老师：一、论文选题的目的和意义搅拌摩擦焊(FSW)是由英国焊接研究所发明的一种新型固相连接技术。由于FSW是固相连接，热输入量低，和传统的熔焊相比，其接头力学性能优异，具有优质、高效、低耗、焊接变形小等特点。FSW已成功应用于铝、镁、铜、不锈钢、低碳钢和铝基复合材料的焊接，尤其是铝合金的搅拌摩擦焊已经成功应用于实际生产中，在航空、航天、船舶领域得到应用。2219铝合金作为一种高强可热处理强化铝合金，具有高比强等特性，在航空航天，国防等领域尤为重要。对2219铝

2、合金搅拌搅拌摩擦焊焊缝析出相的分析，研究硬铝中第二相粒子的热力学行为，探讨强化相在焊接过程和热处理过程中的演化规律，对提高焊接质量具有重要意义。该研究具有较高的实际应用价值。图1搅拌摩擦焊的工艺过程二、国内外关于该论题的研究现状和发展趋势1搅拌摩擦焊的工艺过程搅拌摩攘焊是利用耐高温硬质材料制成一定形状的焊具，伸入被焊工件的接缝处，依靠高速旋转的焊具在两焊件边缘产生摩、擦热。使接缝处金属塑化来完成焊接的。焊接过程如图所示。被焊工件需要剐性固定在垫板上，以免焊具、沿焊缝运动时造成工件移动和外表面隆起。在焊接过程中，焊具在高速旋转的同时沿工

3、件的接缝与工件作相对运动。旋转焊具与工件之间摩擦生热，使焊具台肩下面和型销周围的金属发生强烈塑性变形，然后随着焊具的移动，在型销旋转方向上产生的摩擦、搅拌和顶锻作用下，型销的前表面把高度塑化的金属移送到型销后表面。这样，焊具沿着工件接缝前进时．搅拌摩擦焊具前面的接头表面被摩擦加热至超塑性状态。焊具的型销部位伸进焊接材料内部进行摩撩和搅拌，焊具的台肩与工件表面摩擦并推压被搅拌的金属，用于防止热塑性状态金属的溢出，同时起到清除表面氧化膜的作用。焊具后面的金属冷却后形成搅拌摩擦焊缝。需要注意的一点是，搅拌摩擦焊过程中，由于搅拌头的旋转运动，

4、会使搅拌头两侧与被焊工件的相对速率不一致。其中，搅拌头在在焊缝方向上的切线速度与焊接速度方向相同的一侧称为前进侧（AS），而相反的一侧称为后退侧（RS）。搅拌焊接头在前进侧和后退侧的形貌会略有不同，这是由于焊接过程中两侧相对速率不同，产生的热量不同，导致两侧金属塑性流动状态的差异所导致的。2摩擦搅拌焊的特点目前，搅拌摩擦焊在铝合金的研究最多。由于搅拌摩擦焊的过程中不存在金属的融化，接合部分的温度处于铝合金的熔点以下，属于固相连接过程，具有：焊接接头力学性能好；避免气孔、裂纹等缺陷；焊后残余应力和变形小；可实现不同位置、多重形式的焊接；

5、无飞溅、无烟尘等优点。但是，搅拌摩擦焊在应用中还存在焊接速度低、焊合部分的背面需要挡板或夹具以提供顶住焊具的推压力、无法填充焊合部分终端残留销控等问题。32219铝合金其焊缝析出相2219铝合金属于Al-Cu-Mn系可热处理强化合金，具有良好的高低温力学性能，在-250℃～250℃的温度范围内具有良好的焊接性、断裂韧性，以及抗应力腐蚀等性能，被广泛应用于航空航天领域，尤其在燃料贮箱领域中拥有广阔的应用前景。2219铝合金的主要强化元素有铜、锰、锆、钛等，这些元素会使合金产生时效强化。合金中各元素含量见下表。表1.2219铝合金中各金属

6、含量的百分比AlSiFeCuMnMgGrNiVZrZnTi余量≤0.20≤0.305.8-6.80.20-0.40≤0.02----0.05-0.150.10-0.25≤0.10.02-0.12219铝合金的主要组成物为α相（Al）、θ相（Al2Cu）、T相（CuMn2Al12）以及少量的TiAl3。2219铝合金搅拌摩擦焊焊接接头各区分别为母材（BM）、热机影响区（TAMZ）、热影响区（HAZ）和完全再结晶的焊核区（NZ）（图2）。图2搅拌焊接头宏观形貌A--母材B--热影响区C--热机影响区D--焊核在焊接前，母材晶粒细长，并在晶

7、界和晶粒间存在大量的强化相。焊接过程中，焊核区受到焊接热循环和搅拌的双重作用，形态发生明显的变化。在搅拌摩擦焊的过程中，搅拌针与工件及搅拌头肩部之间产生大量的热量，使周围的金属塑化并流动，搅拌力的作用下位错密度不断增加，当位错增殖到一定的程度，焊核区便发生动态再结晶，焊缝组织变为等轴再结晶组织，晶粒均匀细小。热机影响区受到搅拌针及轴肩的共同作用，在较高温度的焊接循环热的作用下，晶粒发生了较大的弯曲变形。热影响区由于在焊接过程中没有受到搅拌作用，只受到了焊接循环热的影响，所以晶粒变得粗大，但依然保留了原母材的特征。a母材b热影响区c热机

8、影响区d焊核图32219铝合金摩擦焊接头个区组织形貌由于在接头各区域，焊接循环热和搅拌力的作用有所不同，接头析出相在各区域也呈不同的状态。2219铝合金是以α相（Al）为基底，含有许多θ相（Al2Cu）小颗粒。根据北京航