資源描述：
《鋁鋁基sic復(fù)合材料搭接微攪拌摩擦焊工藝特性》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、第45卷第3期稀有金屬材料與工程Vol.45,No.32016年3月RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGMarch2016鋁/鋁基SiC復(fù)合材料搭接微攪拌摩擦焊工藝特性張婧，封小松，黃琿，趙慧慧，張成聰,熊艷艷，董豐波，郭立杰(上海航天設(shè)備制造總廠，上海200245)摘要：對薄壁鋁合金/鋁基SiC復(fù)合材料搭接接頭微攪拌摩擦焊接(μ-FSW)工藝特性、接頭形貌特征及力學(xué)性能進行研究，并揭示搭接界面形成機制及接頭失效機制。結(jié)果表明：在較寬的工藝參數(shù)窗口內(nèi)均可得到成形良好的焊縫。由于μ-FSW所特有的金屬流動特點，以及SiC顆粒難以流動的特性，搭接界面呈現(xiàn)出一種特殊
2、的“彎鉤狀”形貌。接頭的斷裂為界面遷移處“減薄”區(qū)域的拉伸斷裂。接頭力學(xué)性能與載荷方向直接相關(guān)，這是由不同的金屬塑性流動行為所致。關(guān)鍵詞：鋁基SiC復(fù)合材料；微攪拌摩擦焊接；搭接；界面遷移中圖法分類號：TG453文獻標識碼：A文章編號：1002-185X(2016)03-0720-07攪拌摩擦焊（FSW）作為一種新型的固相連接方采用0.5mm的6061鋁合金薄板及SiC增強相體法，具有接頭質(zhì)量高、焊接變形小等優(yōu)勢，其應(yīng)用逐積分數(shù)為15%的鋁基復(fù)合材料（SiCp/Al6061）進行微[1]漸從最初的鎂、鋁等低熔點合金擴展到高熔點金屬，攪拌摩擦焊接試驗，2種材料的力學(xué)性能如表1所示。[2,3
3、]如鈦、鋼、鋁基復(fù)合材料等。異種金屬接頭，特別試板尺寸分別為100mm×50mm×0.5mm及100是性能（熔點、熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)等）差異較大的mm×50mm×2mm。焊前板材用砂紙打磨除去氧化[4-10]異種金屬的攪拌摩擦焊也成為研究熱點之一。鋁膜，并用丙酮清洗、烘干?；鵖iC復(fù)合材料因其具有高比強度、高比模量、耐高采用自主研發(fā)的微攪拌摩擦焊設(shè)備，主機頭采用溫、耐腐蝕、耐磨損、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、熱膨脹系數(shù)高速電主軸，轉(zhuǎn)速比傳統(tǒng)攪拌摩擦焊高出1個數(shù)量級[11,12]小等優(yōu)點，在許多領(lǐng)域有廣泛地應(yīng)用前景。但是（最高轉(zhuǎn)速30000r/min）。為保證設(shè)備高速運轉(zhuǎn)下的穩(wěn)關(guān)于鋁基SiC復(fù)合材料的
4、攪拌摩擦焊，特別是其與其定性，采用無傾角焊接。考慮到SiC增強相對攪拌頭的它材料異種接頭的攪拌摩擦焊，卻鮮有報道。磨損，采用耐磨性能優(yōu)異的高速工具鋼W6Mo5Cr4V2攪拌摩擦焊技術(shù)通常針對壁厚2mm以上的材料進行攪拌工具的制造。經(jīng)過前期工作中針對軸肩形狀進行焊接。而微攪拌摩擦焊技術(shù)（μ-FSW）采用超高的初步優(yōu)化，兼顧攪拌針耐磨性及軸肩內(nèi)聚效果，選轉(zhuǎn)速（常規(guī)攪拌摩擦焊主軸轉(zhuǎn)速的10倍以上）和超小取圓臺光針以及四流道漸開形式的軸肩花紋，如圖1軸肩攪拌工具，主要針對連接厚度為1mm以下的材所示。其中，攪拌針長度為0.8mm，直徑為1m，軸料，其焊接過程中材料產(chǎn)熱、流動機制與常規(guī)攪拌摩肩直徑
5、為4mm。[13]擦焊相比有其獨特之處。但國內(nèi)針對1mm以下構(gòu)件焊接完成后，截取焊縫橫截面制作金相試樣，經(jīng)的μ-FSW技術(shù)的相關(guān)研究卻鮮有報道。英國焊接研究過鑲嵌、打磨、拋光、腐蝕，在光學(xué)顯微鏡下觀察焊[14]所已采用μ-FSW實現(xiàn)了厚度為0.3mm構(gòu)件的焊接，縫宏觀形貌。采用100kN電子萬能材料試驗機對接頭但關(guān)于該技術(shù)的大規(guī)模實際工程應(yīng)用仍未見報道。拉剪性能進行測試。采用ANSYS有限元分析軟件對針對薄壁殼體的焊接封裝問題，對0.5mm厚的接頭受拉伸載荷時的應(yīng)力分布進行分析，以考察接頭6061鋁合金薄板與鋁基SiC復(fù)合材料異種材料搭接接頭的μ-FSW工藝特性，包括焊接工藝、接頭宏觀形
6、表1鋁合金及鋁基SiC復(fù)合材料力學(xué)性能Table1Mechanicalpropertiesof6061AlalloyandSiC貌特征及接頭力學(xué)性能進行研究。并在此基礎(chǔ)上，揭reinforcedAlcomposite示搭接界面遷移特征形成機制及接頭失效機制。MaterialE/GPaσb/MPaδ/%6061-Al6721831實驗SiCp/Al60619241023收稿日期：2015-03-18作者簡介：張婧，女，1982年生，博士，上海航天設(shè)備制造總廠，上海200245，電話：021-24187199，E-mail:desternymuyu@163.com第3期張婧等：鋁/鋁基SiC
7、復(fù)合材料搭接微攪拌摩擦焊工藝特性·721·0.430.420.410.400.39PenetrationDepth/mm0.381000015000200002500030000圖1微攪拌摩擦焊工具-1RotationSpeed/r·minFig.1μ-FSWtool圖3不同轉(zhuǎn)速下對應(yīng)良好焊縫表面成形所需的壓入深度在拉伸過程中的局部力學(xué)及變形行為。Fig.3Penetrationdepthrequiredforvariousrota
