本文關(guān)鍵詞：鎂合金超聲輔助過渡液相擴(kuò)散連接機(jī)理及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在鎂合金眾多連接方法中,過渡液相擴(kuò)散(TLP)連接由于可獲得與母材組織、性能接近的接頭而獨(dú)具優(yōu)勢。然而鎂合金使用該方法焊接連接溫度較高、焊接時間較長且需要在真空環(huán)境下完成,使得這項(xiàng)技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中效率低、成本高。為此,本文以航空航天工業(yè)常用的MB8鎂合金為研究對象,探索出了一種大氣環(huán)境下鎂合金超聲輔助過渡液相擴(kuò)散(U-TLP)連接方法;探索出適合鎂合金U-TLP連接的三種中間層材料及其U-TLP連接工藝;利用金相組織分析、X射線衍射分析、能譜分析、硬度分析、剪切強(qiáng)度分析、斷口分析等方法,分析了接頭的組織和性能;通過試驗(yàn)研究,對U-TLP連接的關(guān)鍵過程進(jìn)行了深入分析。采用純Zn箔為中間層時,在370°C施加1s超聲波,接頭主要由Mg51Zn20和MgZn的化合物層以及界面的Mg(Zn)固溶層構(gòu)成。隨著超聲波作用時間的延長,化合物層減少至斷續(xù)狀并最后消失。當(dāng)超聲時間達(dá)到120s,接頭完全由Mg(Zn)固溶體所構(gòu)成,其剪切強(qiáng)度為106.4MPa,并斷裂于鎂合金內(nèi)部。此外,為了縮短超聲時間,提出了“首次超聲+升溫+二次超聲”的工藝,即370°C首次超聲后,升高到更高的焊接溫度再次施加超聲波。采用該工藝,溫度升高至490°C施加2s超聲后,同樣可實(shí)現(xiàn)完全由Mg(Zn)固溶體組成的接頭,其剪切強(qiáng)度可達(dá)109.27Mpa。通過對純Pb箔及黃銅合金箔為中間層的Mg合金U-TLP連接工藝、接頭組織及力學(xué)性能的研究發(fā)現(xiàn),只要選取的中間層材料與Mg合金存在低熔共晶反應(yīng)且在Mg中有一定固溶度,均可在大氣環(huán)境下快速獲得由完全Mg基固溶體組成的高強(qiáng)度接頭。大氣環(huán)境下超聲輔助去除氧化膜的過程為:超聲在固體中的聲塑性效應(yīng)使得氧化膜發(fā)生局部破碎并形成原子相互擴(kuò)散的通道;連續(xù)的氧化膜被元素的“皮下擴(kuò)散”和共晶反應(yīng)脫離基體漂浮在液體中,并在超聲空化效應(yīng)下被破碎成小的碎塊;最后氧化膜碎塊隨著液體被超聲波擠出接頭中。超聲加速等溫凝固機(jī)理為:超聲的聲流攪拌作用使大量的液體擠出接頭間隙,減少了接頭中需要通過擴(kuò)散凝固的液體;在等溫凝固的最后階段由于超聲導(dǎo)致的塑形變形促進(jìn)了原子擴(kuò)散使得殘余液相快速等溫凝固。
【關(guān)鍵詞】：鎂合金 過渡液相擴(kuò)散連接 超聲波 界面行為
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.22;TG453.9
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 研究背景及意義10
• 1.2 鎂合金連接現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 熔化焊11
• 1.2.2 攪拌摩擦焊11-12
• 1.2.3 釬焊12
• 1.2.4 過渡液相擴(kuò)散連接12-13
• 1.3 過渡液相擴(kuò)散連接理論及其發(fā)展13-17
• 1.3.1 TLP連接理論13-15
• 1.3.2 TLP連接中間層材料選擇15
• 1.3.3 TLP連接的應(yīng)用和發(fā)展15-17
• 1.4 超聲效應(yīng)及其在材料連接中的應(yīng)用17-19
• 1.4.1 超聲效應(yīng)17-18
• 1.4.2 超聲波在材料連接中的應(yīng)用18-19
• 1.5 本文研究思路及主要內(nèi)容19-21
• 1.5.1 超聲輔助TLP連接的設(shè)想19
• 1.5.2 本文研究的主要內(nèi)容及技術(shù)路線19-21
• 第二章 試驗(yàn)材料及設(shè)備儀器21-25
• 2.1 試驗(yàn)材料21
• 2.2 U-TLP焊接過程和設(shè)備21-23
• 2.2.1 試樣準(zhǔn)備21-22
• 2.2.2 試驗(yàn)設(shè)備22
• 2.2.3 連接參數(shù)和連接過程22-23
• 2.3 分析方法23-25
• 2.3.1 界面組織及物相分析23
• 2.3.2 力學(xué)性能測試23-25
• 第三章 Mg/Zn/Mg超聲輔助過渡液相擴(kuò)散連接接頭組織與性能25-38
• 3.1 Mg/Zn/Mg接頭焊接工藝設(shè)計(jì)25-27
• 3.1.1 Zn中間層的設(shè)計(jì)原理25-26
• 3.1.2 焊接工藝設(shè)計(jì)26-27
• 3.2 超聲時間對Mg/Zn/Mg接頭組織和力學(xué)性能的影響27-30
• 3.2.1 Mg/Zn/Mg接頭宏觀形貌27
• 3.2.2 Mg/Zn/Mg接頭組織演變27-29
• 3.2.3 Mg/Zn/Mg接頭力學(xué)性能29-30
• 3.3 焊接溫度對Mg/Zn/Mg接頭組織及力學(xué)性能的影響30-36
• 3.3.1 升溫工藝對接頭組織的影響30-32
• 3.3.2 Mg/Zn/Mg接頭組織演變32-34
• 3.3.3 Mg/Zn/Mg接頭力學(xué)性能34-36
• 3.4 本章小結(jié)36-38
• 第四章 Mg/Pb/Mg超聲輔助過渡液相擴(kuò)散連接接頭組織與性能38-44
• 4.1 Mg/Pb/Mg接頭焊接工藝設(shè)計(jì)38-39
• 4.1.1 Pb中間層的設(shè)計(jì)原理38
• 4.1.2 焊接工藝設(shè)計(jì)38-39
• 4.2 焊接溫度對Mg/Pb/Mg接頭組織的影響39-41
• 4.3 超聲時間對Mg/Pb/Mg接頭組織和性能的影響41-43
• 4.3.1 Mg/Pb/Mg接頭組織演變41-42
• 4.3.2 Mg/Pb/Mg接頭力學(xué)性能42-43
• 4.4 本章小結(jié)43-44
• 第五章 Mg/黃銅/Mg超聲輔助過渡液相擴(kuò)散連接接頭組織與性能44-54
• 5.1 Mg/黃銅/Mg接頭焊接工藝設(shè)計(jì)44-45
• 5.1.1 黃銅中間層的設(shè)計(jì)原理44-45
• 5.1.2 焊接工藝設(shè)計(jì)45
• 5.2 焊接溫度對Mg/黃銅/Mg接頭組織及性能的影響45-48
• 5.2.1 Mg/黃銅/Mg接頭組織演變45-47
• 5.2.2 Mg/黃銅/Mg接頭力學(xué)性能47-48
• 5.3 超聲時間對Mg/黃銅/Mg接頭組織及性能的影響48-52
• 5.3.1 Mg/黃銅/Mg接頭組織演變48-51
• 5.3.2 Mg/黃銅/Mg接頭力學(xué)性能51-52
• 5.4 本章小結(jié)52-54
• 第六章 鎂合金超聲輔助過渡液相擴(kuò)散連接機(jī)理54-63
• 6.1 Mg合金U-TLP連接與傳統(tǒng)TLP連接對比54-55
• 6.2 超聲輔助破除表面氧化膜機(jī)制55-59
• 6.2.1 界面氧化膜行為55-57
• 6.2.2 超聲輔助破膜機(jī)制57-59
• 6.3 超聲作用下焊縫液態(tài)金屬凝固機(jī)制59-62
• 6.3.1 焊縫液態(tài)金屬凝固過程59-60
• 6.3.2 超聲加速等溫凝固機(jī)理60-62
• 6.4 本章小結(jié)62-63
• 第七章 結(jié)論及展望63-65
• 7.1 結(jié)論63-64
• 7.2 研究展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-71
• 致謝71-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72

【相似文獻(xiàn)】

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1 楊海強(qiáng);;超聲輔助車削技術(shù)與普通車削技術(shù)的對比分析[J];裝備制造技術(shù);2010年04期

2 葛枝;徐玉亭;劉東紅;;超聲輔助生鮮果蔬采后安全保障的研究進(jìn)展[J];食品工業(yè)科技;2012年21期

3 徐化能;張穎心;何潮洪;;超聲輔助浸取葛藤異黃酮及其數(shù)學(xué)模型(英文)[J];Chinese Journal of Chemical Engineering;2007年06期

4 沈s，

本文編號：401051