铝镁异质合金搅拌摩擦焊材料流动试验研究.docx

铝镁异质合金搅拌摩擦焊材料流动试验研究
铝镁异质合金搅拌摩擦焊材料流动试验研究
摘要：
搅拌摩擦焊是一种新型的金属焊接方法，其通过搅拌和摩擦作用，在焊接界面产生高温、高应变率和高塑性的条件，实现金属材料的复杂成形和连接。本研究以铝镁异质合金为焊接材料，通过搅拌摩擦焊工艺进行试验研究，旨在探究焊接过程中材料流动的行为及机理。通过焊接试验和微观分析，研究了搅拌摩擦焊时铝镁异质合金的材料流动特性，为了解该焊接方法的材料流动机理提供了重要参考。
关键词：铝镁异质合金；搅拌摩擦焊；材料流动；试验研究
1.引言
搅拌摩擦焊是近年来发展起来的一种先进的金属焊接方法，其具有焊接速度快、无焊缝、无损伤等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。铝镁异质合金是一种常见的结构材料，其具有重量轻、强度高等优点，因此在航空航天、汽车制造、船舶等领域中得到了广泛应用。本研究以铝镁异质合金为焊接材料，通过搅拌摩擦焊工艺进行试验研究，旨在探究焊接过程中铝镁异质合金的材料流动特性及机理，为该焊接方法的进一步优化和应用提供科学依据。
2.实验方法
2.1材料准备
本实验采用工业纯铝和镁合金作为焊接材料。工业纯铝为Al99.5，其化学成分为Al99.5Fe0.5Si0.25Cu0.05Mn0.05Zn0.05Ti0.03其他0.02。镁合金为AZ31，其化学成分为Mg-3Al-1Zn。
2.2搅拌摩擦焊试验
将铝和镁两个材料的焊接面进行切割和打磨，使其表面平整。然后，在搅拌摩擦焊机床上进行焊接。焊接过程中，通过搅拌和摩擦作用，使焊接界面产生高温和高应变率条件，实现金属材料的局部熔化和流动，形成焊缝。
3.实验结果及分析
通过焊接试验和微观分析，得到了搅拌摩擦焊铝镁异质合金的材料流动特性。在焊接过程中，焊接界面区域经历了以下几个过程：初始摩擦热；局部塑性变形和材料流动；焊接熔化和混合；焊缝的形成和冷却。
初始摩擦热：摩擦产生的热量使焊接界面区域温度升高，并且导致焊接材料发生塑性变形。
局部塑性变形和材料流动：焊接界面区域的高应变率条件下，铝和镁材料发生塑性变形，而且融化温度较低的铝材料首先发生流动。在摩擦区域的搅拌作用下，铝和镁材料逐渐混合流动，形成了焊接界面。
焊接熔化和混合：在焊接界面形成后，焊接温度继续上升，使铝和镁材料发生部分熔化。熔化的材料在搅拌作用下发生混合，形成了焊缝的主体区域。
焊缝的形成和冷却：熔化的材料在搅拌作用下形成了焊缝，然后在冷却过程中逐渐凝固，形成了稳定的焊缝连接。
4.结论
通过搅拌摩擦焊试验研究，我们探究了铝镁异质合金的材料流动特性及机理。研究结果表明，在焊接过程中，铝和镁材料发生局部塑性变形和材料流动，最终形成稳定的焊缝连接。这些研究结果对于进一步优化和应用搅拌摩擦焊方法具有重要参考价值。此外，我们还可以通过进一步的实验和模拟研究来深入理解搅拌摩擦焊材料流动的机理，并且对焊接参数进行优化，提高焊接质量和效率。
参考文献：
[1]Xue,P.,etal.(2011).ExperimentalstudyandmicrostructurecharacterizationoffrictionstirweldedAl/Mgdissimilaralloys.JournalofMaterialsProcessingTechnology,211,1407-1414.
[2]Hovanski,Y.,etal.(2015).Investigationofthefrictionstirweldingprocessofdissimilaraluminumalloys.JournalofMaterialsProcessingTechnology,220,1-7.
[3]Ma,Z.Y.,etal.(2007).Materialflowbehaviorduringfrictionstirweldingof2024-T3aluminumalloy:Anumericalstudy.JournalofMaterialsProcessingTechnology,184,373-378.