汽車(chē)輕量化成為21世紀(jì)汽車(chē)技術(shù)的前沿和熱點(diǎn),車(chē)身上大量使用輕質(zhì)材料已成為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),而雙相鋼與鋁合金作為良好的輕量化材料已得到廣泛利用。對(duì)于雙相鋼、鋁合金的連接而言,由于兩者之間物理、化學(xué)性能差異明顯,易生成脆性Fe-Al化合物,因此難以獲得優(yōu)質(zhì)的鋼/鋁接頭。為探索一種新的鋼/鋁連接方法,本文選取汽車(chē)車(chē)身用DP590雙相鋼與6016鋁合金作為研究對(duì)象,基于第一性原理計(jì)算,研究粉末原子在Fe-Al化合物晶胞中的置換可能性與占位規(guī)律,選擇并設(shè)計(jì)粉末元素,進(jìn)行鋼上/鋁下搭接、鋼/鋁層間添加中間層粉末的激光焊接試驗(yàn),利用金相顯微鏡、帶EDS與EBSD探頭的環(huán)境掃描電鏡和微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)等研究焊縫成形、焊縫相組成、晶粒大小、界面元素與分布及接頭抗剪性能,探索中間層粉末對(duì)雙相鋼/鋁合金激光搭接焊時(shí)的作用及改善焊接接頭性能的機(jī)理。研究結(jié)果期望為車(chē)用雙相鋼/鋁合金的優(yōu)質(zhì)焊接提供新的研究思路,并為推進(jìn)汽車(chē)輕量化提供重要理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。通過(guò)粉末原子分別替代FeAl化合物中的Fe原子或Al原子,計(jì)算Fe₈Al₈超胞的形成熱、彈性常數(shù)、電子結(jié)構(gòu),發(fā)...

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋼/鋁異種金屬的焊接的難點(diǎn)
    1.3 激光焊接技術(shù)
        1.3.1 激光焊接原理
        1.3.2 激光焊接的技術(shù)特點(diǎn)
    1.4 鋼/鋁激光焊接研究的進(jìn)展
    1.5 鋼/鋁合金焊接添加中間層元素的研究
    1.6 本論文的研究?jī)?nèi)容
第2章 鋼/鋁激光搭接焊方案、設(shè)備及軟件介紹
    2.1 試驗(yàn)材料
    2.2 試驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)
        2.2.1 激光器介紹
        2.2.2 焊接設(shè)備
        2.2.3 光譜儀
    2.3 試驗(yàn)方案
        2.3.1 焊接試驗(yàn)
        2.3.2 光譜試驗(yàn)
    2.4 檢測(cè)方法
        2.4.1 接頭力學(xué)性能檢測(cè)
        2.4.2 焊接接頭顯微檢測(cè)
    2.5 計(jì)算方法與分析軟件
        2.5.1 第一性原理計(jì)算
        2.5.2 JMatpro金屬相圖計(jì)算軟件
        2.5.3 MSC.MARC-visualfortran二次開(kāi)發(fā)軟件
    2.6 本章小結(jié)
第3章 鋼/鋁異種焊接中間層元素設(shè)計(jì)
    3.1 引言
    3.2 Fe-Al金屬間化合物的晶胞結(jié)構(gòu)
    3.3 計(jì)算方法和計(jì)算模型
        3.3.1 計(jì)算晶體結(jié)構(gòu)與模型
        3.3.2 形成熱的計(jì)算
        3.3.3 彈性常數(shù)
        3.3.4 電子結(jié)構(gòu)分析
    3.4 添加中間層元素焊接工藝的可行性
    3.5 鋼鋁異種焊接中間層元素及形態(tài)的確定
    3.6 本章小結(jié)
第4章 鋼/鋁異種激光焊接實(shí)驗(yàn)結(jié)果及接頭分析
    4.1 引言
    4.2 工藝參數(shù)優(yōu)化
        4.2.1 激光功率對(duì)焊縫成型性的影響
        4.2.2 離焦量對(duì)焊縫成型性的影響
        4.2.3 激光速率對(duì)焊縫成型性的影響
    4.3 添加粉Ti對(duì)金屬蒸氣/等離子光譜的影響
    4.4 鋼鋁激光焊接接頭微觀組織
        4.4.1 焊接接頭的SEM分析
        4.4.2 焊接接頭的能譜(EDS)分析
    4.5 焊接試樣力學(xué)性能、斷口形貌及XRD分析
        4.5.1 試樣力學(xué)性能
        4.5.2 斷口形貌分析
        4.5.3 焊接界面XRD分析
    4.6 接頭界面處EBSD分析
    4.7 接頭物相延脆性計(jì)算與分析
        4.7.1 計(jì)算模型
        4.7.2 延脆性計(jì)算
    4.8 本章總結(jié)
第5章 中間層對(duì)鋼鋁焊接溫度場(chǎng)的影響
    5.1 引言
    5.2 溫度場(chǎng)模擬理論基礎(chǔ)
        5.2.1 焊接傳熱原理
        5.2.2 溫度場(chǎng)的控制方程
        5.2.3 初始條件與邊界條件
    5.3 鋼/鋁激光焊接溫度場(chǎng)數(shù)值模擬過(guò)程
        5.3.1 激光焊數(shù)值模擬的基本假設(shè)
        5.3.2 有限元幾何模型的建立及網(wǎng)格劃分
        5.3.3 熱源模型的選取
        5.3.4 材料熱物理性能參數(shù)
        5.3.5 初始條件及邊界條件設(shè)定
    5.4 焊溫度場(chǎng)模擬結(jié)果與分析
        5.4.1 溫度場(chǎng)模擬結(jié)果驗(yàn)證
        5.4.2 焊接溫度場(chǎng)的分布特點(diǎn)
        5.4.3 焊接熱循環(huán)曲線
    5.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄 A攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文



本文編號(hào)：3855450