一、铝合金LD10的搅拌摩擦焊组织及性能分析（论文文献综述）
高一嵩[1]（2020）在《2A14铝合金小轴肩FSW接头组织与力学性能研究》文中研究说明作为一种固相焊接方法,搅拌摩擦焊为解决轻合金焊接提供一种新的思路。但搅拌摩擦焊要求被焊材料必须刚性固定,且对焊接设备刚度有较高要求。特别是在焊接高强铝合金厚板时,设备刚性不足可能导致焊接过程稳定性差、焊缝根部出现未焊合缺陷等问题。针对以上问题,本文提出了小轴肩搅拌摩擦焊,即通过减小搅拌针及轴肩尺寸,降低焊接过程中焊具承受载荷,从而减小对焊接设备的刚度要求,实现高强铝合金厚板的焊接。本文以9mm厚2A14-T4铝合金为试验材料,综合考虑焊接过程中的热输入及材料流动等因素,提出周向铣三平面搅拌针拓扑结构以及小尺寸内凹轴肩的焊具结构,并设计了Ⅰ型、Ⅱ型两种不同尺寸的焊具。对稳定焊接过程中焊具承载的特点进行分析并计算了搅拌针根部载荷,分析结果表明搅拌针根部的最大正应力为133 MPa,最大剪应力为35 MPa。模拟了不同过渡圆角半径条件下的焊具应力分布状态,结果表明焊具最大载荷出现在搅拌针与轴肩过渡界面处,增大过渡圆角能够使焊具承受的载荷分布更加均匀,并据此优化了焊具结构。使用不同尺寸的焊具进行了焊接试验,结果表明Ⅱ型焊具的焊接质量更为优异。探究了焊接参数对材料成形、微观组织、力学性能的影响。在选定的焊接参数范围内焊缝横截面均无未焊合、沟槽等缺陷,在焊核区存在明显的“洋葱环”结构,说明周向铣三平面和螺纹结构能够促进材料流动。接头处沉淀相以棒状θ相为主,焊核区和热机影响区内的沉淀相都发生了破碎和溶解。焊核区上表面再结晶晶粒尺寸较大,沉淀相溶解程度较高;下表面晶粒尺寸较小,沉淀相主要呈现短棒状。拉伸试验结果表明,在R500W150P0.3工艺参数条件下获得的接头强度最高,可达368MPa,是母材抗拉强度的85.8%,且接头失效主要发生在接头后退侧热机影响区处。拉伸试件的断口形貌表明低转速条件下焊缝根部承受拉伸正应力形成等轴状韧窝,上部材料承受撕裂作用形成撕裂型韧窝。通过数值模拟的方法对9mm厚2A14铝合金FSW温度场进行研究。轴肩直径的增加使得焊接热输入明显增加,焊具转速提高使得焊核区峰值温度明显提高,焊接速度提高使得焊核区经历的高温停留时间显着缩短。揭示了热循环特征与接头组织、力学性能的相关性,为2A14铝合金FSW接头性能优化提供了依据。
朱芮[2]（2020）在《6082铝合金超厚板搅拌摩擦焊温度场及接头组织与性能研究》文中进行了进一步梳理搅拌摩擦焊是一种新型高效的铝合金连接技术,近年来被广泛的应用于轨道客车铝合金车体的制造。目前,对于搅拌摩擦焊焊接大厚板铝合金的研究还比较少,而且大都局限于厚度在35 mm以下的铝合金。然而,许多实际工程应用中很多零部件的厚度远大于35 mm,例如,新一代标准动车组的车钩座厚度达到80mm,这种情况下薄板搅拌摩擦焊研究的理论基础对厚板焊接并不适用,因此开展大厚板铝合金搅拌摩擦焊的实验研究具有重要的理论价值和工程意义。本文选取轨道客车生产中常用的80 mm厚6082-T4铝合金,采用搅拌摩擦双面焊接的方法对其进行连接,焊后进行180℃×5 h的人工时效处理。研究了超厚板铝合金搅拌摩擦焊接头沿焊缝厚度方向上的温度梯度变化及其对各个区域组织结构、力学性能影响。研究结果表明,超厚板铝合金搅拌摩擦焊接头沿厚度方向上的温度梯度存在明显差异,距离母材上表面越近温度越高,反之则温度越低。超厚板铝合金FSW接头分为五个区域,即WNZ1-3（焊核区）、TMAZ（热机械影响区）、HAZTMAZ（靠近热机械影响区一侧的热影响区）、HAZBM（靠近母材区一侧的热影响区）、BM（母材区）。6082铝合金母材组织为典型的长条状形态,沉淀相主要为α-Al（FeMn）Si相和β”相;焊核区的晶粒均为等轴晶,晶粒尺寸沿焊缝厚度方向逐渐减小,WNZ1、WNZ2、WNZ3中的析出相分别为β相、β”相和GP区、少量α-Al（FeMn）Si相;TMAZ晶粒被拉长,该区域存在较高密度的位错。HAZTMAZ和HAZBM的析出相均为β’相,但HAZTMAZ中的β’相粗化更为严重。6082超厚板铝合金FSW接头的表面层及次表层的显微硬度分布均呈典型的“W”型,焊核区的显微硬度与母材基本一致,硬度值最低的位置均位于前进侧的HAZTMAZ区,最低硬度值约为54 HV;中心层的显微硬度曲线分布呈“V”型,焊核区的硬度最低,仅有48HV。焊核区沿焊缝厚度方向上的显微硬度呈逐渐降低的趋势。拉伸结果显示,表面层和次表层的平均抗拉强度分别达到211 MPa、201MPa,而中心层为180 MPa,仅有母材的57%。接头中心层焊核区的显微硬度明显降低,分析其原因可能有二:其一,由于采用双面焊接,接头中心层焊核区经历了两次搅拌;其二,焊接完成后的时效处理导致其显微硬度降低。研究发现,采用双面焊接获得的接头与单面焊接获得的接头的显微硬度分布趋势一致,均为“V”型,两种条件下接头中心层焊核区的析出相相同,表明采用双面焊接并非是使接头中心层焊核区硬度降低的原因。不同的时效条件对双面焊接头中心层焊核区的组织与性能影响存在明显差异。经180℃保温5 h与保温30 h后,接头中心层焊核区的显微硬度变化不大,接头组织均无明显沉淀相析出;经自然时效60天后,接头中心层焊核区存在大量团簇,各区域硬度均有所提高;在自然时效的基础上再进行180℃保温5 h的接头其母材区的硬度明显提高,热影响区的硬度无明显变化,而焊核区的硬度与仅经自然时效的接头相比有所回落;先经过70℃预时效16 h,再进行180℃保温5 h的接头中心层焊核区的硬度增加最为明显,该接头的焊核区存在大量的GP区和β”。建立了超厚板搅拌摩擦焊过程的移动热源模型,通过有限元软件ABAQUS6.14对本文的试验进行数值模拟。结果表明,焊接过程中焊核区边缘沿焊缝厚度方向的峰值温度的数值计算结果分别为548℃、510℃、499℃、478℃、425℃,这与实际测量得到的峰值温度结果544℃、505℃、493℃、475℃、415℃基本一致,因此该模型具有一定参考意义。利用该数值模型预测得出焊接过程中焊核区距焊缝上表面0 mm、8mm、16 mm、24 mm、32 mm、40 mm处的峰值温度分别为556°C、535°C、519°C、505°C、486°C和447°C。
杜波[3]（2020）在《高强铝合金摩擦塞补焊接头成形机制、组织特征及力学性能研究》文中研究说明摩擦塞补焊是一种新型固相补焊技术,在运载火箭推进剂贮箱的焊接制造中具有重要应用。本文针对运载火箭推进剂贮箱结构用材2219-T87铝合金,通过焊接工艺试验和数值模拟相结合的方法对摩擦塞补焊技术进行了全面系统的研究。主要研究内容和结果如下:通过大量摩擦塞补焊工艺试验,获得了2219-T87铝合金母材及不同焊缝的优化焊接工艺,得到了无缺陷接头。结果表明:通过在背部增设带有导孔的垫板和调节焊接工艺参数,可改善焊接过程中的材料流动和摩擦界面受力,并成功消除了塞补焊接头的根部缺陷。所得到的无缺陷接头和优化焊接工艺为后续组织性能研究及该技术的工业应用提供了重要基础。建立了2219-T87铝合金摩擦塞补焊过程有限元模型,通过接头成形和热循环测试结果验证了模型的有效性和合理性,并分析了焊接工艺参数对焊接过程中材料流动、温度场及应力应变场的影响。结果表明:接头的温度场和应力应变场沿厚度方向呈现显着不均匀性;材料流动不充分和界面法向力不足是导致接头产生未连接和弱连接缺陷的主要原因。计算结果为深入理解焊接过程中各因素的相互影响、揭示塞补焊接头成形机制和指导焊接工艺优化提供了重要理论依据。针对2219-T87铝合金母材和不同焊缝摩擦塞补焊接头的组织特征及其非均质性进行了详细的研究,讨论了焊后热处理对接头组织和缺陷特征的影响。结果表明:塞补焊接头可分为塞棒区、塞棒热力影响区、再结晶区、热力影响区、热影响区和母材区六个部分。连接界面发生再结晶,实现了冶金连接,但接头上部和下部存在明显的原始界面连接线;再结晶区呈现细小的等轴晶粒,晶粒尺寸低于10μm。连接界面附近区域中θ’相大量溶解,并形成尺寸较大的θ相。热处理后,再结晶区和热力影响区晶粒发生异常长大,部分θ’相重新析出,原始界面连接线显着改善。针对2219-T87铝合金摩擦塞补焊接头的力学性能和断裂韧性进行了全面系统的评价。结果表明:焊后接头软化区的硬度为85-95 HV;接头拉伸性能沿厚度方向呈现显着不均匀性;室温抗拉强度和断后伸长率为310-335 MPa和4.5-7%,低温抗拉强度和断后伸长率均高于室温;热处理后,室温和低温抗拉强度显着提高,但断后伸长率严重降低。接头再结晶区和塞棒中心的低温断裂韧性均优于室温,热处理后接头的室温和低温断裂韧性均严重下降。
赵早龙[4]（2020）在《6082铝合金摩擦塞补焊技术研究》文中进行了进一步梳理本课题中采用摩擦塞补焊（Friction Plug Welding,简称FPW）技术成功实现了φ8mm塞棒与45°塞孔之间的有效连接。利用控制变量法对塞棒与塞孔的结构配合进行优化;用BBD法构建的数学模型对FPW焊接工艺参数进行优化。采用温度记录仪、OM、SEM、EDS、XRD和传感器研究FPW接头附近的温度场、金属流动性、微观组织、第二相分布和耐蚀性能,并研究了FPW接头的力学性能,包括拉伸断口、塞棒轴向力的测定、弯曲性能和显微硬度,进而分析了FPW接头的失效规律和断裂机理。在FPW焊接中,针对5mm板厚,在φ8mm塞棒与塞孔45°的结构配合下焊接效果最好。通过响应面分析和方差分析表明,对FPW接头拉伸性能的影响程度由高到低依次为主轴转速>顶锻速度>焊接时间。主轴转速在21602360rpm范围内,焊接时间25±1s内,通过增大顶锻速度可以持续提高FPW接头的焊接质量。在工艺参数为主轴转速2254rpm、焊接时间25s和顶锻速度2 mm/s时配合最优,接头抗拉强度可达262.34MPa,达到母材强度的82%。当主轴转速为2200rpm时,板材上表面距离轴肩外边缘5mm处的最高温度可达461.66℃,同一位置板材上下层的温度差为49.49℃。焊缝下层所受的温度最低,使其该层的焊缝根部由于热输入量不足成为整个FPW接头的薄弱区。随着主轴转速的增大,接头的微观组织成形越来越好。FPW接头从上层至下层,塞补焊热力作用影响的范围逐渐减小,PTMAZ区出现了“多环形结合线”的现象。随着主轴转速的增大,FPW接头各区域β相的尺寸变得更大,分布范围更广。FPW接头在3.5%NaCl溶液中有较好的耐蚀性能。接头各区域的耐蚀性能由强至弱依次为FIZ>BTMAZ>PM>BM>HAZ。溶液中形成Al-Si原电池体系时,α-Al基体作为阳极被溶解,单质Si作为阴极被保护;形成Mg2Si-Al原电池体系时,α-Al基体作为阴极被保护,Mg2Si相则作为阳极被溶解。FPW接头拉伸断口上部轴肩接触部位的等轴韧窝尺寸相对于母材的韧窝变大且撕裂棱明显,BTMAZ区的韧窝边缘尖锐且撕裂棱较为粗壮,焊缝根部断口呈层片状且韧窝平而浅。拉伸裂纹沿着焊缝根部弱连接缺陷处起裂进而沿FIZ区向焊缝表面迅速扩展直至断裂,属于韧性断裂模式。在主轴转速1800rpm时,塞棒所受的轴向力整体来看最高,顶锻力最高可达767.36kg;当顶锻速度2mm/s时塞棒所受的轴向力最高可达960.84kg,随着顶锻速度的增大,测得塞棒轴向力明显变大,可以通过增大顶锻速度来提高FPW接头的焊接质量。随着主轴转速的增大,FPW接头的弯曲性能呈现出先增大后略有减小的趋势。当转速为2200rpm时,接头的抗弯强度最大为1203.75MPa,弯曲伸长率可达8.86%,弯曲角度最大为135°。弯曲裂纹均从试样长度方向的一侧结合线处起裂并迅速扩展直至断裂。FPW接头在垂直和水平方向上硬度均呈“W”形分布。在水平方向上,上、中、下三层的硬度最低值分别为55.65、66.62、71.81HV,呈现出递增的趋势。在垂直方向上,硬度变化趋势为:BM区的显微硬度最高,跨入HAZ区后逐渐降低,在HAZ区和BTMAZ区的结合处硬度降至最低值60±5HV,之后又逐渐上升至稳定阶段。
卢柄希[5]（2020）在《7XXX系铝合金板材搅拌摩擦焊接与接头轧制变形行为》文中提出7XXX系铝合金是含有锌、铜等元素的高强铝合金,以往主要应用于航空材料,近年来也在电子产品上有更多应用,是一种重要的工业基础材料,其板材在市场上需求很大。对7XXX系铝合金应用搅拌摩擦焊接进行连接,更能发挥出该材料优良特性,相比于传统焊接,搅拌摩擦焊接优势明显。7XXX系铝合金的结构件进行搅拌摩擦焊连接,近年来这方面的研究已有很大进展,但将搅拌摩擦焊和轧制两个分离的工艺结合在一起,这方面的工作还没有文献报导,尚不清楚焊接接头连接区轧制过程的组织性能变化规律。本文针对搅拌摩擦焊工艺应用到轧制实际生产的需要,对不同轧制压下量下的焊接接头变形行为进行研究。考虑使用搅拌摩擦焊接来替换传统焊接来实现连续轧制,既可以增加铝合金单卷的长度,又能够实现连续无头轧制,提高铝合金板生产率和改进产品质量。本课题使用搅拌摩擦焊将7XXX系铝合金进行连接,着重研究了7075和7050铝合金板材焊接接头在轧制过程的组织和性能变化,探讨将搅拌摩擦焊接用于铝合金连续轧制生产的可行条件。结果表明,当搅拌头转速为1400 rpm,焊接速度15 mm/min,轴肩压力3 k N,倾斜角度为2°时,可以得到外表美观、内部无缺陷的搅拌摩擦焊接接头,并且具有良好的硬度与拉伸强度,可以保证后续轧制的进行。在张力轧制过程中,7XXX系铝合金并未发生断带等轧制缺陷,焊接接头与母材一起发生塑性变形。并且随着板材厚度的降低,焊接接头处的特征逐渐消失,焊缝区域的组织与母材差异越来越小,各区域组织变得更均匀,力学性能差异减小。说明可以通过这种工艺来实现7XXX系铝合金的连续轧制。考虑到生产不同牌号产品的连接需要,并对相同厚度的异种牌号的铝合金板材进行了搅拌摩擦焊接,确认7XXX系铝合金之间可以使用搅拌摩擦焊接进行连接。但是由于不同牌号合金的热物理性能不同,会对其焊接区金属组织造成影响,加大了组织不均匀性。通过测量焊接过程中的温度场发现焊接过程中两种金属具有相同的变化趋势,但是峰值温度不同,说明异种金属焊接具有非对称性,通过采用不同的焊接模具材料和调整散热条件,可改善焊接中的不对称性影响。
姜月[6]（2019）在《沉淀相对7075铝合金搅拌摩擦焊接头断裂及腐蚀行为影响研究》文中指出随着载运工具的轻量化与高速化,车体焊接结构的安全性和可靠性需求更加迫切。7075铝合金以其比强度高、韧性好和耐腐蚀等优点,在载运工具制造领域应用广泛。搅拌摩擦焊（FSW）技术是铝合金最具有前景的焊接方法之一。本文采用FSW技术,对厚度为6 mm的7075铝合金进行不同工艺下的平板对接试验,利用微观组织表征手段对不同工艺下接头焊核区（WNZ）、热机影响区（TMAZ）、热影响区（HAZ）及母材（BM）的沉淀相进行表征,利用X射线衍射仪（XRD）对接头进行物相分析,利用透射电子显微镜（TEM）对接头中沉淀相的高分辨图像进行观察,并通过计算晶格条纹间距,达到对沉淀相种类的精确表征,在此基础上,探求工艺参数对接头不同微区沉淀相析出行为的影响规律;利用MTS微控电子万能试验机对接头进行不同速度平板拉伸试验,研究微裂纹形核及扩展断裂过程,以探求接头薄弱环节及断裂机理。利用有限元软件ABAQUS建立力学性能失配接头的有限元模型,计算接头在拉伸过程中的应力状态;最后,利用电化学工作站对不同工艺下的接头在酸性环境条件下进行电化学腐蚀测试,并探究接头的腐蚀机理。研究结果表明:（1）7075铝合金FSW接头微观组织分布极不均匀,显微硬度呈“W”型分布。接头中沉淀相主要有椭圆状AlCuMg相、胶囊状Al2CuMg相以及棒状MgZn2相三种,AlCuMg相和Al2CuMg相强化效果好于MgZn2相。WNZ中沉淀相主要为AlCuMg相和Al2CuMg相;与WNZ相比,TMAZ中AlCuMg相和Al2CuMg相比较少,MgZn2相相对较多;HAZ中MgZn2相相对更多。（2）焊速一定,随着转速的增加,接头WNZ中沉淀相尺寸增大,数量增多,AlCuMg相和Al2CuMg相数量明显增加,显微硬度先增大后减小;TMAZ中沉淀相尺寸增大,数量增多,AlCuMg相和Al2CuMg相数量相对增多,MgZn2相数量略有增加,显微硬度先增大后减小;HAZ中沉淀相尺寸略有增大,数量增多,AlCuMg相和Al2CuMg相数量略有增加,MgZn2相数量增加相对明显,显微硬度变化较小。转速一定,随着焊速的增加,WNZ、TMAZ和HAZ中沉淀相数量增多,尺寸变小,WNZ与TMAZ中AlCuMg相和Al2CuMg相的数量增加相对较多,HAZ中MgZn2相的数量增加相对较多,显微硬度有所上升。（3）随着应变率的增加,7075铝合金FSW接头的屈服强度略有增大,抗拉强度变化不明显,屈强比增大,接头断裂应变减小。相比于AlCuMg相和Al2CuMg相,MgZn2相使接头变形不协调从而形成微孔洞,微孔洞长大聚合导致微裂纹。随着应变率的增加,微裂纹均形核于接头BM与HAZ交界处,裂纹扩展路径由曲折发展为平直,断裂路径与加载方向的角度逐渐减小,断裂方式由以韧窝聚合型断裂为主转变为以低塑性剪切断裂为主。（4）随着热输入的增加,7075铝合金FSW接头的屈服强度和抗拉强度均先升高后减小。不同热输入条件下的等效模型宽度统一为46 mm。7075铝合金FSW接头等效模型可以代替接头精细模型用于后续整车有限元模拟。（5）焊速一定,随着转速的增加,7075铝合金FSW接头在pH为6.5的硫酸溶液中的耐腐蚀性能先升高后降低;转速一定,随着焊速的增加,接头的耐腐蚀性能先升高后降低。最耐腐蚀的工艺参数:转速为800 r/min,焊速为300mm/min。7075铝合金FSW接头微区的耐腐蚀性能顺序为:WNZ>TMAZ>HAZ。腐蚀起源于沉淀相,与AlCuMg相和Al2CuMg相相比,MgZn2相对周围Al基体的腐蚀程度影响更深。
严奇[7]（2019）在《5A06-6061异种铝合金搅拌摩擦焊的力学性能表征及其工艺研究》文中指出5A06铝合金强度高、耐腐蚀性好,6061铝合金综合性能良好、应用广泛,且具有较高的屈服强度。这两种铝合金的高质量异种焊接件可以发挥各自优点,满足不同工况对不同材料的使用需求。然而传统的焊接方式难以实现异种金属的焊接,搅拌摩擦焊（FSW）作为一种固相连接技术,有效的解决了该问题。但焊接过程中产生巨大的热量仍会弱化焊接接头的力学性能,如何改进焊接工艺,进一步提高接头的力学性能成为目前亟待解决的问题。本文选取5 mm厚的5A06和6061异种铝合金在自然冷却和压缩空气强制冷却工况下进行FSW对接试验。系统研究转速（300,600,900和1200 rpm）、焊接速度（100和200 mm/min）以及冷却方式（自然冷却和压缩空气强制冷却）对焊接接头性能的影响,通过光学显微镜和扫面电子显微镜表征接头微观组织结构,通过拉伸试验和硬度试验等手段评估接头力学性能,揭示接头强化或弱化的机理,探索最优焊接工艺参数的选取原则。自然冷却状态下,FSW接头强度随转速/焊速比的增加先升后降。当焊接过程中的转速/焊速比过低（300/200 r/mm）时,接头因材料混合不充分导致在焊核区发生脆性断裂,且抗拉强度明显降低。当转速/焊速比提升到600/200 r/mm时,接头得到198.23 MPa的最大抗拉强度,仅为母材抗拉强度的71%。随着转速/焊速比增加到1200/100 r/mm,抗拉强度逐渐降至184.48 MPa,接头各区域硬度也得到不同程度的下降,其中6061侧热影响区的力学性能下降尤其明显,成为弱化区域。其弱化机理为:6061属于可热处理强化铝合金,随着转速/焊速比的提高,焊接过程中的热输入增加（温度升高）,而搅拌摩擦产生的高温热循环会破坏6061母材的轧制硬化状态,并且促进6061侧热影响区强化相的溶解粗化和晶粒长大,从而削弱接头的宏观力学性能。压缩空气强制冷却处理能有效提高接头力学性能。FSW过程中经压缩空气强制冷却处理后,各焊接参数下接头抗拉强度普遍提高约10%,屈服强度和断裂延伸率也略有改善,接头弱化区域（即6061侧热影响区）的范围明显减小,硬度值显着提升。主要原因为压缩空气强制冷却作用加快了接头的冷却速率,减少高温持续作用时间,从而抑制6061侧热影响区强化相的溶解粗化和晶粒尺寸的增长,进而提高接头力学性能。接头断裂角度随热输入的增加而减小。接头的断裂角度与弱化区的倾角近似相等。当热输入较低（600/200 r/mm）时,接头弱化区的宽度较窄,倾角较大（约45?）,在拉伸过程中接头沿力学性能最弱的区域发生近45?角的剪切断裂。随热输入的增加,接头弱化区的宽度增大,倾角减小,接头更倾向于较小的断裂角,断裂模式逐渐由剪切断裂演化为正断断裂。相应的,断口表面的韧窝组织也随热输入的增加由剪切韧窝转变为等轴韧窝。综上研究表明,可热处理强化铝合金FSW接头力学性能和断裂行为易受焊接热输入影响,因此,5A06-6061异种铝合金搅拌摩擦焊的优化原则为:在保证焊核区材料混合充分的前提下,转速/焊速比应尽量低,并采用压缩空气等强制冷却方式,通过减少焊接过程中的热输入和缩短高温作用时间,抑制强化相的溶解粗化和晶粒尺寸的增长,从而有效提高接头整体力学性能。
郭瑞霖,张忠松,赵宏源,张云[8]（2019）在《LD10铝合金搅拌摩擦焊技术研究》文中研究指明本文对LD10铝合金摩擦塞焊技术进行了研究,采用扫描电镜,显微硬度等手段分析摩擦焊焊缝组织变化规律,采用LD10铝合金平板进行摩擦焊实验研究,取摩擦塞焊接头塞棒与板材配合角度,二级焊接速度等参数进行摩擦塞焊接正交实验。LD10铝合金拉锻式摩擦塞焊缺陷有塞棒中部底部结合面未焊合等,体粗减少缺陷的措施。
汤一博[9]（2019）在《大型薄壁结构焊接变形研究及装夹优化设计》文中认为大型薄壁结构由于强度高、质量轻等特点广泛应用于航空航天产品的骨架,如火箭贮箱结构。在火箭贮箱装配过程中,零件的连接通常采用搅拌摩擦焊工艺,由于薄壁结构的大柔性和几何非线性的特点,焊接装配过程中不同的装夹约束会引起结构整体刚度的变化,进而影响焊后变形;随着结构尺寸的逐渐增大,夹具约束对结构刚度影响非线性增大,装夹约束与焊接变形之间的关系更加复杂,目前大型薄壁结构焊接装配过程中装夹约束的选取缺乏理论依据,主要通过经验和焊后反复修配来保证精度。因此,建立大型薄壁结构的焊接仿真计算模型,考虑焊接装配过程中装夹约束对结构焊接变形的影响,揭示装夹约束与结构刚度和焊接变形之间的关系,实现装夹方案的优化设计,对提高航天产品的焊接效率和装配质量具有重要意义。本文同时考虑焊缝区的边缘效应和弹性区的约束作用,基于应力分区映射法建立不同装夹约束下的大型薄壁结构焊接变形精确预测模型;建立焊接变形有限元模型,研究装夹约束对结构刚度及焊接变形的影响规律;以单个零件在装夹状态下的应变能最小为优化目标,结合有限元和离散粒子群优化算法建立装夹方案优化模型,为不同尺寸、不同构型的贮箱关键零件在实际焊接装配过程中装夹约束的选取提供理论指导,实现对焊接变形的控制。主要研究内容如下:（1）考虑装夹约束的大型薄壁结构焊接变形预测模型根据柔性结构装配过程及焊接变形影响因素,定义焊接典型装夹方案,基于弹性力学理论推导薄板结构的刚度分布,分析装夹约束位置和几何尺寸参数对薄板刚度的影响;采用应力分区映射方法,对局部模型施加焊接装夹约束条件,进行热力耦合分析得到焊缝区域的应力分量;建立局部焊缝和整体结构的应力分量映射关系,对整体模型进行一次弹性计算得到最终释放夹具后的焊接变形。（2）不同装夹方案的大型薄板结构焊接变形分析基于应力分区映射法理论,建立大型薄壁结构焊接计算模型,采用ABAQUS软件进行数值仿真。计算不同装夹约束条件下大型平板释放夹具后的焊接变形变化规律。分别针对点约束和线约束装夹方案,从装夹约束位置和几何尺寸两个方面研究装夹约束对大型薄壁结构的焊接变形变化规律,同时分析搅拌摩擦焊过程中进给速度和旋转速度两个工艺参数对装夹约束效果和焊接变形的影响。针对不同装夹约束下的大型薄壁结构焊接变形进行搅拌摩擦焊实验,进一步验证仿真计算的焊接变形变化规律。（3）火箭贮箱大型薄壁结构装夹方案优化设计在“N-2-1”定位原理基础上,以单个零件在装夹状态下应变能最小为优化目标,结合ABAQUS有限元技术和离散粒子群算法,建立火箭贮箱关键零件的装夹优化模型;采用有限元计算单个零件的整体应变能,MATLAB编写离散粒子群优化算法,对不同构型的大型薄壁结构的夹具约束位置进行寻优;分别采用优化前后的装夹约束对贮箱壁板和瓜瓣进行焊接数值仿真计算,对比装夹优化前后的焊接变形,验证该优化方案的可行性。
张凯[10]（2018）在《Al-Zn-Mg-Cu系铝合金搅拌摩擦加工组织及性能研究》文中提出7XXX铝合金属于超高强铝合金,具有质轻、比强度和比刚度高等优点,是目前综合性能较好的铝合金之一,也是航空工业首选材料。但铸态Al-Zn-Mg-Cu合金晶粒粗大,组织不均匀,元素偏析严重,同时高合金铝合金会生成很多不稳定相。因此对其进行改性已经变得越来越重要。搅拌摩擦加工是在搅拌摩擦焊基础上演变的一种用于材料改性的新型、简单、高效的大塑性变形技术,目前广泛应用于镁铝合金的加工改性。本文对搅拌摩擦加工工艺进行分析,确定合理搅拌头及搅拌摩擦加工参数,对铸态Al-Zn-Mg-Cu系铝合金进行搅拌加工及热处理实验,利用多种现代化材料表征手段及数值分析理论,对在不同加工参数下变形后的试样进行微观组织、亚晶结构、微观应变、位错密度等进行分析研究。结果表明:经过搅拌摩擦加工后组织发生动态再结晶,晶粒明显细化,当行进速度为100mm/min,旋转速度为600r/min时,晶粒尺寸由母材的138μm细化至12μm,组织均匀性得到明显改善。同时采用SEM、EDS和XRD对搅拌摩擦加工变形前后材料中多元合金相组成、形貌等进行研究分析。结果表明:铸态Al-Zn-Mg-Cu系铝合金主要由分布在晶内的η（MgZn2）相和晶界上的AlCu相组成,经过搅拌摩擦加工后,其尺寸得到了明显细化,均匀分布在基体中,且随着搅拌头旋转速度的增加,η（MgZn2）相所对应衍射峰逐渐减小,因此,在搅拌摩擦加工后,η（MgZn2）相发生回溶,基体主要由α（Al）+（AlCu）相+η相（少量）组成。通过对不同参数搅拌摩擦加工后的试样进行硬度及拉伸测试分析表明:搅拌摩擦加工后的组织由于发生动态再结晶,生成细小的等轴晶。因此,其加工后搅拌区硬度有了明显提升,材料抗拉强度和延伸率均有显着增加,当行进速度为100mm/min,旋转速度为600r/min时,显微硬度为164.7HV,相比母材提高了40%,抗拉强度可达540MPa,相比母材提高50%。搅拌摩擦加工道次对材料组织性能也具有显着影响,三道次后,其抗拉强度已达到609MPa,且随着搅拌摩擦加工道次的增加,其组织更为细化,强化相更为弥散,抗拉强度逐渐增加。此外,对搅拌摩擦加工后的试样进行不同工艺的热处理实验。结果表明:经过热处理后,组织中的η（MgZn2）相以更为弥散细小的颗粒均匀分在基体中,被搅拌头打碎的不规则的AlCu相转变为更为稳定的球形,组织均匀性得到了显着改善。热处理后,搅拌区硬度得到很大提升,同时由于搅拌摩擦加工造成不同区域带来性能不均性得到了显着改善。对不同搅拌摩擦加工参数下试样在473℃固溶140min,135℃时效16h后发现,材料抗拉强度均有明显提高,搅拌头速度为100mm/min,旋转速度为600r/min条件下,热处理后其抗拉强度达到了752MPa,相比未热处理试样提高23.5%。
二、铝合金LD10的搅拌摩擦焊组织及性能分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、铝合金LD10的搅拌摩擦焊组织及性能分析（论文提纲范文）
（1）2A14铝合金小轴肩FSW接头组织与力学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 高强铝合金FSW研究现状 |
| 1.2.1 焊缝缺陷研究 |
| 1.2.2 微观组织研究 |
| 1.2.3 接头性能研究 |
| 1.2.4 温度场研究 |
| 1.3 搅拌摩擦焊焊具研究现状 |
| 1.3.1 焊具结构设计研究 |
| 1.3.2 焊具承载分析研究 |
| 1.4 厚板铝合金FSW研究现状 |
| 1.4.1 厚板铝合金的应用 |
| 1.4.2 厚板FSW组织与性能研究 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 试验材料、设备及方法 |
| 2.1 试验材料及设备 |
| 2.1.1 试验材料 |
| 2.1.2 试验设备 |
| 2.2 焊接试验及工艺参数 |
| 2.3 分析测试方法 |
| 2.3.1 试样制备及组织分析 |
| 2.3.2 接头力学性能测试 |
| 第3章 小轴肩焊具设计及试验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 焊具结构设计 |
| 3.3 焊具承载分析及结构尺寸优化 |
| 3.3.1 焊具承载分析 |
| 3.3.2 焊具承载建模与结构尺寸优化 |
| 3.4 焊具试验研究 |
| 3.4.1 焊缝成形 |
| 3.4.2 拉伸性能 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 FSW焊缝成形、微观组织及力学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 焊缝成形 |
| 4.2.1 焊缝表面形貌 |
| 4.2.2 焊缝截面形貌 |
| 4.3 接头微观组织特征 |
| 4.3.1 晶粒形貌 |
| 4.3.2 沉淀相特征 |
| 4.4 接头力学性能 |
| 4.4.1 接头拉伸性能 |
| 4.4.2 接头断裂位置 |
| 4.4.3 断口形貌特征 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 FSW温度场和热循环模拟及其对接头组织、性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 FSW产热数学模型建立 |
| 5.2.1 焊接过程产热分析 |
| 5.2.2 焊接过程产热数学模型 |
| 5.3 有限元模型的建立 |
| 5.3.1 几何模型建立及网格划分 |
| 5.3.2 材料热物性参数及边界条件 |
| 5.4 模型验证及温度场和热循环特征 |
| 5.4.1 模型试验验证 |
| 5.4.2 典型焊接温度场分布及热循环特征 |
| 5.4.3 焊具尺寸对焊接热循环的影响 |
| 5.4.4 工艺参数对焊接热循环的影响 |
| 5.5 焊接热循环对接头组织、力学性能的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（2）6082铝合金超厚板搅拌摩擦焊温度场及接头组织与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 铝合金焊接国内外研究现状 |
| 1.2.1 铝合金熔化焊研究现状 |
| 1.2.2 铝合金压力焊研究现状 |
| 1.2.3 铝合金焊接过程的数值模拟 |
| 1.3 铝合金搅拌摩擦焊国内外研究现状 |
| 1.3.1 薄板铝合金搅拌摩擦焊研究现状 |
| 1.3.2 厚板铝合金搅拌摩擦焊研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 试验材料、方法及设备 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 焊接方法及设备 |
| 2.2.1 搅拌摩擦焊 |
| 2.2.2 焊接热循环测量 |
| 2.3 接头组织分析 |
| 2.3.1 金相显微分析 |
| 2.3.2 扫描电子显微分析 |
| 2.3.3 透射电子显微分析 |
| 2.4 接头力学性能测试 |
| 2.4.1 显微硬度测试 |
| 2.4.2 拉伸性能测试 |
| 2.5 搅拌摩擦焊温度场的数值模拟 |
| 第3章 超厚板铝合金FSW温度场及接头组织与力学性能 |
| 3.1 超厚板铝合金FSW接头的温度场特点 |
| 3.2 超厚板铝合金FSW接头宏观结构 |
| 3.3 超厚板铝合金FSW接头的微观组织 |
| 3.4 超厚板铝合金FSW接头的力学性能 |
| 3.4.1 超厚板铝合金FSW接头显微硬度分布 |
| 3.4.2 超厚板铝合金FSW接头拉伸性能 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 焊接工艺与时效处理对接头中心层焊核区组织与性能的影响 |
| 4.1 双面焊接对中心层接头的影响 |
| 4.1.2 单面焊与双面焊接头中心层显微组织对比 |
| 4.1.3 单面焊与双面焊接头中心层力学性能的对比 |
| 4.2 不同时效条件对接头中心层组织和性能的影响 |
| 4.2.1 不同时效条件对接头中心层显微硬度的影响 |
| 4.2.2 不同时效条件对接头中心层显微组织的影响 |
| 4.3 搅拌摩擦焊接过程中沉淀相的演变过程 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 超厚板铝合金FSW温度场有限元分析 |
| 5.1 搅拌摩擦焊温度场传热方程 |
| 5.2 搅拌摩擦焊产热分析 |
| 5.3 搅拌摩擦焊数值模拟过程 |
| 5.3.1 几何模型 |
| 5.3.2 定义材料属性 |
| 5.3.3 单元及网格划分 |
| 5.3.4 边界条件 |
| 5.4 FSW温度场模拟结果与分析 |
| 5.4.1 接头表面温度分布 |
| 5.4.2 接头纵截面温度分布 |
| 5.4.3 数值模拟结果与实际焊接结果的对比 |
| 5.4.4 焊核区热循环曲线预测 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 |
（3）高强铝合金摩擦塞补焊接头成形机制、组织特征及力学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 运载火箭贮箱结构材料及焊接方法发展概况 |
| 1.3 摩擦塞补焊技术介绍 |
| 1.3.1 摩擦塞补焊技术基本原理 |
| 1.3.2 摩擦塞补焊工艺过程 |
| 1.3.3 摩擦塞补焊工艺优势 |
| 1.4 摩擦塞补焊技术研究现状 |
| 1.4.1 塞补焊接头设计 |
| 1.4.2 塞补焊工艺参数 |
| 1.4.3 塞补焊接头成形及组织特征 |
| 1.4.4 塞补焊接头力学性能 |
| 1.4.5 塞补焊热过程分析 |
| 1.4.6 工业应用实例 |
| 1.5 DEFORM软件简介及在摩擦焊中的应用 |
| 1.6 摩擦塞补焊技术存在的问题 |
| 1.7 本文研究内容及方法 |
| 第2章 试验材料、设备及方法 |
| 2.1 研究方案与技术路线 |
| 2.2 试验材料 |
| 2.3 焊接设备 |
| 2.4 塞补焊工艺试验 |
| 2.5 塞补焊过程热循环测试 |
| 2.6 热处理试验 |
| 2.7 焊缝组织与形貌表征 |
| 2.7.1 金相组织分析 |
| 2.7.2 EBSD分析 |
| 2.7.3 结晶相分析 |
| 2.7.4 沉淀相分析 |
| 2.7.5 差热分析 |
| 2.8 力学性能测试 |
| 2.8.1 硬度测试 |
| 2.8.2 拉伸试验及数字图像相关分析 |
| 2.8.3 断裂韧性试验 |
| 2.8.4 断口分析 |
| 第3章 摩擦塞补焊接头成形机制及影响因素 |
| 3.1 FTPW过程基本特征 |
| 3.2 FTPW过程材料流动及缺陷特征 |
| 3.3 塞补焊接头设计对FTPW接头成形的影响 |
| 3.3.1 塞孔形状 |
| 3.3.2 塞棒形状 |
| 3.3.3 垫板导孔形状 |
| 3.3.4 待焊试板厚度 |
| 3.4 塞补焊工艺参数对FTPW接头成形的影响 |
| 3.4.1 焊接压力 |
| 3.4.2 焊接转速 |
| 3.4.3 塞棒进给量 |
| 3.5 2A14-T6塞棒FTPW接头成形特征 |
| 3.5.1 6mm厚FTPW接头成形特征 |
| 3.5.2 8mm厚FTPW接头成形特征 |
| 3.5.3 10mm厚FTPW接头成形特征 |
| 3.6 不同焊缝FTPW接头成形特征 |
| 3.7 母材FPPW接头成形特征 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 摩擦塞补焊材料流动及热过程分析 |
| 4.1 摩擦塞补焊模型的建立 |
| 4.1.1 材料模型 |
| 4.1.2 热源模型 |
| 4.1.3 摩擦模型 |
| 4.1.4 网格划分 |
| 4.1.5 边界条件 |
| 4.1.6 模型验证 |
| 4.2 摩擦塞补焊过程焊接参数变化规律 |
| 4.3 摩擦塞补焊过程材料流动及接头成形特征 |
| 4.3.1 FTPW焊接过程材料流动及接头成形特征 |
| 4.3.2 FPPW焊接过程材料流动和接头成形特征 |
| 4.4 摩擦塞补焊过程温度场分布特征 |
| 4.4.1 FTPW焊接过程温度场分布特征 |
| 4.4.2 FPPW焊接过程温度场分布特征 |
| 4.5 摩擦塞补焊过程应力应变场分布特征 |
| 4.5.1 FTPW焊接过程应力应变场分布特征 |
| 4.5.2 FPPW焊接过程应力应变场分布特征 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 摩擦塞补焊接头组织演变规律研究 |
| 5.1 母材FTPW接头显微组织特征 |
| 5.1.1 显微组织特征 |
| 5.1.2 强化相转变规律 |
| 5.2 焊后热处理对FTPW接头显微组织特征的影响 |
| 5.2.1 显微组织特征 |
| 5.2.2 强化相转变规律 |
| 5.3 不同焊缝FTPW接头显微组织特征 |
| 5.3.1 显微组织特征 |
| 5.3.2 强化相转变规律 |
| 5.4 母材FPPW接头显微组织特征 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 摩擦塞补焊接头力学性能及低温断裂行为 |
| 6.1 母材FTPW接头力学性能 |
| 6.1.1 硬度分布 |
| 6.1.2 常温及低温拉伸性能 |
| 6.1.3 断裂模式 |
| 6.1.4 塞补焊接头变形特征及断裂行为 |
| 6.2 焊后热处理对FTPW接头力学性能的影响 |
| 6.2.1 硬度分布 |
| 6.2.2 常温及低温拉伸性能 |
| 6.2.3 断裂模式 |
| 6.3 不同焊缝FTPW接头力学性能 |
| 6.3.1 硬度分布 |
| 6.3.2 拉伸性能 |
| 6.3.3 断裂模式 |
| 6.4 母材FPPW接头力学性能 |
| 6.4.1 硬度分布 |
| 6.4.2 拉伸性能 |
| 6.4.3 断裂模式 |
| 6.5 母材FTPW接头常温及低温断裂行为 |
| 6.5.1 试验方法及原理 |
| 6.5.2 焊后热处理对常温及低温断裂韧性的影响 |
| 6.5.3 断裂模式 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（4）6082铝合金摩擦塞补焊技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 焊接缺陷的补焊工艺及研究现状 |
| 1.3 摩擦塞补焊的分类及国内外研究现状 |
| 1.3.1 摩擦塞补焊的分类 |
| 1.3.2 摩擦塞补焊国内外研究现状 |
| 1.4 本课题主要研究内容 |
| 第2章 实验材料设备及方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.2.1 摩擦塞补焊机 |
| 2.2.2 其他实验仪器 |
| 2.3 实验原理 |
| 2.4 实验方法 |
| 2.4.1 数学响应面试验 |
| 2.4.2 光学显微镜 |
| 2.4.3 扫描电子显微镜 |
| 2.4.4 塞补焊缝附近温度场数据采集 |
| 2.4.5 塞棒轴向力的数据采集 |
| 2.4.6 维氏显微硬度实验 |
| 2.4.7 宏观拉伸实验 |
| 2.4.8 弯曲实验 |
| 2.4.9 耐蚀性实验 |
| 第3章 摩擦塞补焊接工艺参数优化 |
| 3.1 分体式焊具及塞棒与塞孔的结构设计 |
| 3.2 焊接工艺参数优化的试验设计 |
| 3.2.1 BBD法的选取 |
| 3.2.2 响应面模型的构建及其试验结果 |
| 3.3 响应面模型的建立及其方差分析 |
| 3.3.1 抗拉强度的方差分析 |
| 3.3.2 断后伸长率的方差分析 |
| 3.4 焊接参数对拉伸性能的响应分析 |
| 3.4.1 焊接参数对抗拉强度的响应面分析 |
| 3.4.2 焊接参数对断后伸长率的响应面分析 |
| 3.5 6082铝合金摩擦塞补焊接最优响应结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 摩擦塞补焊接头微观组织及其耐蚀性研究 |
| 4.1 摩擦塞补焊接过程温度场研究 |
| 4.1.1 同一转速不同位置下塞补焊接头的温度变化规律 |
| 4.1.2 不同转速对塞补焊接头温度场的影响规律 |
| 4.2 摩擦塞补焊接头组织研究 |
| 4.2.1 塞补焊接头附近的金属流动性 |
| 4.2.2 焊缝垂直方向截面的微观组织 |
| 4.2.3 焊缝水平方向截面的微观组织 |
| 4.3 摩擦塞补焊接头附近第二相分布研究 |
| 4.4 摩擦塞补焊接头的腐蚀性能研究 |
| 4.4.1 不同区域下的耐蚀性能 |
| 4.4.2 塞补焊接头的腐蚀产物及其腐蚀机制 |
| 4.5 摩擦塞补焊接头的电化学腐蚀机理 |
| 4.5.1 不同区域下的交流阻抗 |
| 4.5.2 不同区域下的极化曲线 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 焊接参数对塞补焊接头力学性能的影响规律 |
| 5.1 不同塞棒与塞孔的结构配合对接头拉伸性能的影响 |
| 5.1.1 不同塞棒直径不同锥孔角度的结构优化 |
| 5.1.2 不同转速对塞补焊接头拉伸断口形貌的影响 |
| 5.2 焊接参数对塞棒轴向力的影响规律 |
| 5.2.1 塞棒轴向力的数据采集原理 |
| 5.2.2 主轴转速对塞棒轴向力的影响 |
| 5.2.3 顶锻速度对塞棒轴向力的影响 |
| 5.3 摩擦塞补焊接头抗弯性能研究 |
| 5.3.1 不同转速下各塞补焊接头的应力-应变曲线 |
| 5.3.2 不同转速下各塞补焊接头的弯曲试验结果及其分析 |
| 5.3.3 不同转速下各塞补焊接头弯曲裂纹的产生及扩展规律 |
| 5.4 摩擦塞补焊接头显微硬度研究 |
| 5.4.1 垂直方向上塞补焊接头的显微硬度分布 |
| 5.4.2 水平方向上塞补焊接头的显微硬度分布 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
（5）7XXX系铝合金板材搅拌摩擦焊接与接头轧制变形行为（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 1.绪论 |
| 1.1 铝合金材料特点及其应用 |
| 1.1.1 铝合金材料简介 |
| 1.1.2 7XXX系铝合金及其发展状况 |
| 1.1.3 铝合金板带材 |
| 1.2 铝合金板的连接方法 |
| 1.3 搅拌摩擦焊接 |
| 1.3.1 搅拌摩擦焊接特点及原理 |
| 1.3.2 搅拌摩擦焊接的应用 |
| 1.4 铝合金搅拌摩擦焊接研究现状 |
| 1.4.1 同种铝合金搅拌摩擦焊接 |
| 1.4.2 异种铝合金搅拌摩擦焊接 |
| 1.5 本课题的研究意义和内容 |
| 1.5.1 研究意义 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 2.实验材料与研究方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验方案 |
| 2.3 实验方法及设备 |
| 2.3.1 焊接实验 |
| 2.3.2 轧制实验 |
| 2.3.3 金相显微组织观察 |
| 2.3.4 拉伸实验 |
| 2.3.5 显微硬度测试 |
| 2.3.6 电子背散射分析 |
| 2.3.7 温度场测量 |
| 3.7XXX系铝合金搅拌摩擦焊接研究 |
| 3.1 搅拌摩擦焊接接头宏观形貌 |
| 3.2 7XXX系铝合金焊接接头显微组织 |
| 3.3 7XXX系铝合金焊接接头力学性能 |
| 3.3.1 显微硬度测试 |
| 3.3.2 接头拉伸性能测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 4.7XXX系铝合金拼焊板轧制研究 |
| 4.1 7XXX系铝合金轧制 |
| 4.2 7XXX系铝合金拼焊板接头显微组织 |
| 4.3 7XXX系铝合金拼焊板接头力学性能 |
| 4.3.1 轧制后拼焊板接头显微硬度分析 |
| 4.3.2 轧制后拼焊板接头拉伸性能分析 |
| 4.3.3 轧制后拼焊板接头织构分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5.异种铝合金搅拌摩擦焊接 |
| 5.1 异种铝合金搅拌摩擦焊接接头形貌 |
| 5.1.1 异种铝合金搅拌摩擦焊接接头宏观形貌 |
| 5.1.2 异种铝合金搅拌摩擦焊接接头组织 |
| 5.2 异种铝合金搅拌摩擦焊接温度场测量 |
| 5.2.1 温度场测量实验方案设计 |
| 5.3 实验结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6.结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）沉淀相对7075铝合金搅拌摩擦焊接头断裂及腐蚀行为影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 工程背景 |
| 1.2 搅拌摩擦焊技术概述 |
| 1.2.1 搅拌摩擦焊技术原理 |
| 1.2.2 搅拌摩擦焊技术特点 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 铝合金FSW接头微观组织与力学性能研究现状 |
| 1.3.2 铝合金FSW接头断裂行为研究现状 |
| 1.3.3 铝合金FSW接头腐蚀行为研究现状 |
| 1.4 课题研究内容及意义 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 课题研究意义 |
| 1.4.3 课题创新点 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 实验内容及方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验工艺及过程 |
| 2.2.1 搅拌摩擦焊设备 |
| 2.2.2 实验设备和仪器 |
| 2.2.3 试样制取 |
| 2.3 接头微观组织及力学性能表征 |
| 2.3.1 接头沉淀相析出行为表征 |
| 2.3.2 接头力学性能表征 |
| 2.3.3 接头断裂行为表征 |
| 2.4 接头腐蚀行为表征 |
| 2.5 有限元软件ABAQUS简介 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 7075 铝合金搅拌摩擦焊工艺对接头沉淀相析出行为影响研究 |
| 3.1 FSW接头宏观形貌观察结果与分析 |
| 3.2 FSW接头微观组织观察结果与分析 |
| 3.3 FSW接头显微硬度测试结果与分析 |
| 3.4 FSW接头沉淀相观测结果与分析 |
| 3.5 FSW工艺对接头沉淀相分布影响 |
| 3.5.1 转速对沉淀相分布影响 |
| 3.5.2 焊速对沉淀相分布影响 |
| 3.6 FSW接头强度失配机理分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 7075 铝合金搅拌摩擦焊接头变形及裂纹扩展行为研究 |
| 4.1 不同应变率下FSW接头拉伸试验结果与分析 |
| 4.1.1 拉伸试验结果与分析 |
| 4.1.2 断裂路径分析 |
| 4.2 FSW接头断口形貌观察结果与分析 |
| 4.2.1 宏观断口形貌观察结果与分析 |
| 4.2.2 微观断口形貌观察结果与分析 |
| 4.2.3 沉淀相观察结果与分析 |
| 4.3 FSW接头有限元模拟结果与分析 |
| 4.3.1 不同应变率下接头模拟结果与分析 |
| 4.3.2 接头变形行为及等效模型模拟结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 7075 铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀行为研究 |
| 5.1 FSW接头电化学腐蚀结果与分析 |
| 5.1.1 转速对接头腐蚀性能影响 |
| 5.1.2 焊速对接头腐蚀性能影响 |
| 5.2 FSW接头腐蚀形貌观察结果与分析 |
| 5.2.1 接头微区腐蚀形貌观察结果与分析 |
| 5.2.2 沉淀相对接头腐蚀行为影响 |
| 5.3 FSW接头腐蚀机理分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（7）5A06-6061异种铝合金搅拌摩擦焊的力学性能表征及其工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 搅拌摩擦焊的原理及工艺特点 |
| 1.2.1 搅拌摩擦焊的工作原理 |
| 1.2.2 搅拌摩擦焊的工艺特点 |
| 1.3 搅拌摩擦焊的研究现状 |
| 1.3.1 搅拌摩擦焊工艺参数的研究 |
| 1.3.2 5xxx系和6xxx系异种铝合金搅拌摩擦焊的研究现状 |
| 1.3.3 冷却条件下搅拌摩擦焊的研究现状 |
| 1.4 预期目标 |
| 1.5 本文研究的主要内容 |
| 1.6 技术路线 |
| 第二章 试验材料与方法 |
| 2.1 试验材料与试验方案 |
| 2.1.1 试验材料 |
| 2.1.2 试验设备 |
| 2.1.3 试验方案 |
| 2.2 试样分析测试方法 |
| 2.2.1 金相组织观察 |
| 2.2.2 单轴拉伸试验 |
| 2.2.3 纳米压入硬度测试 |
| 2.2.4 断口分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 搅拌头与焊接工艺参数设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 搅拌头设计 |
| 3.2.1 轴肩设计 |
| 3.2.2 搅拌针设计 |
| 3.2.3 搅拌头材料选择 |
| 3.3 轴肩下压量 |
| 3.4 转速与焊接速度设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 搅拌摩擦焊接头组织分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 搅拌摩擦焊接头宏观形貌 |
| 4.2.1 接头缺陷及成因分析 |
| 4.2.2 接头截面宏观形貌分析 |
| 4.3 搅拌摩擦焊接头晶粒组织观察 |
| 4.3.1 母材区晶粒组织 |
| 4.3.2 热影响区晶粒组织 |
| 4.3.3 热机影响区晶粒组织 |
| 4.3.4 焊核区晶粒组织 |
| 4.4 热输入与压缩空气强制冷却对晶粒尺寸的影响 |
| 4.5 热输入与压缩空气强制冷却对第二相的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 搅拌摩擦焊接头力学性能及断裂行为 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 单轴拉伸试验分析 |
| 5.2.1 焊接热输入对接头强度的影响 |
| 5.2.2 压缩空气强制冷却对接头强度的影响 |
| 5.3 应变场演化分析 |
| 5.4 纳米压入硬度分析 |
| 5.5 焊接接头宏观断裂角度 |
| 5.6 焊接接头断裂特性分析 |
| 5.7 焊接接头断口微观形貌 |
| 5.8 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 1 作者简历 |
| 2 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 3 参与的科研项目及获奖情况 |
| 4 发明专利 |
| 学位论文数据集 |
（8）LD10铝合金搅拌摩擦焊技术研究（论文提纲范文）
| 1 摩擦焊接的简介 |
| 1.1 摩擦焊接的原理 |
| 1.2 摩擦塞焊的实际应用 |
| 2 板材摩擦塞焊工艺研究 |
| 3 焊缝的摩擦塞补焊研究 |
| 4 结语 |
（9）大型薄壁结构焊接变形研究及装夹优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 焊接外拘束对焊接变形影响的研究 |
| 1.2.2 薄壁结构装夹约束方案优化算法 |
| 1.2.3 大型结构焊接变形数值计算方法 |
| 1.2.4 搅拌摩擦焊焊接变形及焊接工艺研究 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 考虑装夹约束的大型薄壁结构焊接变形预测模型 |
| 2.1 薄壁结构装配过程与典型装夹方案 |
| 2.1.1 薄壁结构装配过程及焊接变形影响因素 |
| 2.1.2 薄壁结构典型装夹方案 |
| 2.2 基于弹性力学理论的薄板结构刚度分析 |
| 2.2.1 基于弹性力学的薄板结构刚度 |
| 2.2.2 薄板结构刚度的影响因素 |
| 2.3 基于应力分区映射法的焊接变形计算模型 |
| 2.3.1 局部模型焊缝区域划分 |
| 2.3.2 弹性子结构的建立 |
| 2.3.3 整体模型应力分量映射 |
| 2.4 本章小节 |
| 第三章 不同装夹方案的大型薄板结构焊接变形分析 |
| 3.1 薄板结构焊接变形数值仿真模型的建立 |
| 3.1.1 焊接模拟几何模型 |
| 3.1.2 焊接模拟热源模型 |
| 3.1.3 焊接材料热力学参数 |
| 3.1.4 焊接结构约束条件 |
| 3.1.5 标准板件焊接变形及机理分析 |
| 3.2 线装夹约束方案的焊接变形分析 |
| 3.2.1 不同约束位置的平板结构焊接变形分析 |
| 3.2.2 不同几何参数的平板结构焊接变形分析 |
| 3.2.3 不同工艺参数下装夹位置对焊接变形影响 |
| 3.3 点装夹约束方案的焊接变形分析 |
| 3.3.1 不同工艺参数下装夹位置对焊接变形影响 |
| 3.3.2 不同几何参数的平板结构焊接变形分析 |
| 3.4 不同装夹约束下的搅拌摩擦焊接实验 |
| 3.3.1 薄板搅拌摩擦焊实验设计 |
| 3.3.2 薄板搅拌摩擦焊焊接变形测量 |
| 3.3.3 薄板搅拌摩擦焊焊接变形分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 火箭贮箱大型薄壁结构装夹方案优化设计 |
| 4.1 基于N-2-1 定位原理的薄壁结构焊接定位分析 |
| 4.2 大型薄壁结构装夹方案优化设计 |
| 4.2.1 火箭贮箱典型结构及有限元模型 |
| 4.2.2 优化参数和优化目标函数 |
| 4.2.3 基于离散二进制粒子群算法的装夹定位优化 |
| 4.3 贮箱关键零件焊接的装夹定位优化方案 |
| 4.3.1 壁板装夹定位点数量的确定 |
| 4.3.2 壁板夹具点位置的优化结果分析 |
| 4.3.3 瓜瓣装夹定位点数量的确定 |
| 4.3.4 瓜瓣夹具点位置的优化结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
（10）Al-Zn-Mg-Cu系铝合金搅拌摩擦加工组织及性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 实验材料及特性 |
| 1.2.1 超高强铝合金的发展 |
| 1.2.2 超高强铝合金强化机理 |
| 1.3 搅拌摩擦加工发展概述 |
| 1.3.1 大塑性变形工艺 |
| 1.3.2 搅拌摩擦加工原理及应用 |
| 1.3.3 搅拌摩擦加工研究进展 |
| 1.4 Al-Zn-Mg-Cu铝合金搅拌摩擦焊/加工进展 |
| 1.4.1 Al-Zn-Mg-Cu铝合金搅拌摩擦焊与加工力学性能研究 |
| 1.4.2 Al-Zn-Mg-Cu铝合金搅拌摩擦后热处理研究 |
| 1.5 课题的来源、目的及研究内容 |
| 1.5.1 课题主要研究内容 |
| 1.5.2 课题研究的意义 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 实验材料及分析测试方法 |
| 2.1 实验材料及特性 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 实验设备及装夹工具 |
| 2.2.2 实验方案设计 |
| 2.2.3 热处理实验方案 |
| 2.3 微观组织表征方法与力学性能测试 |
| 2.3.1 金相(OM)组织观察 |
| 2.3.2 XRD衍射测试 |
| 2.3.3 SEM形貌观察及能谱测试 |
| 2.3.4 显微硬度测试 |
| 2.3.5 拉伸性能测试 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 搅拌摩擦加工变形区微观组织演化机理研究 |
| 3.1 搅拌摩擦加工参数对搅拌区金相组织的影响 |
| 3.1.1 搅拌摩擦加工后试样形貌组织分析 |
| 3.1.2 搅拌摩擦加工参数对变形区金相组织的影响 |
| 3.1.3 加工道次的影响 |
| 3.2 搅拌摩擦加工后铝合金组织亚晶结构分析 |
| 3.2.1 X衍射图谱前处理 |
| 3.2.2 晶内亚结构和微观应变分析 |
| 3.2.3 晶内亚晶及位错密度 |
| 3.3 搅拌摩擦加工过程中多元合金相演化过程研究 |
| 3.3.1 初始态Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织 |
| 3.3.2 不同旋转速度下Al-Zn-Mg-Cu多元合金相演化分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 工艺参数对搅拌区力学性能的影响 |
| 4.1 加工参数对搅拌区硬度的影响 |
| 4.1.1 旋转速度的影响 |
| 4.1.2 加工道次的影响 |
| 4.2 加工参数对搅拌区抗拉强度的影响 |
| 4.2.1 旋转速度的影响 |
| 4.2.2 加工道次的影响 |
| 4.3 不同参数下搅拌区断口形貌分析 |
| 4.3.1 旋转速度的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 热处理工艺对搅拌摩擦加工后铝合金组织及性能的影响 |
| 5.1 热处理参数对变形后铝合金显微组织的影响 |
| 5.1.1 固溶处理对大变形Al-Zn-Mg-Cu系铝合金组织的影响 |
| 5.1.2 时效处理对加工区组织影响 |
| 5.2 热处理参数对变形区力学性能的影响 |
| 5.2.1 热处理工艺参数对变形区硬度的影响 |
| 5.2.2 热处理工艺对变形区抗拉强度的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间参与的科研项目及发表论文 |
四、铝合金LD10的搅拌摩擦焊组织及性能分析（论文参考文献）
- [1]2A14铝合金小轴肩FSW接头组织与力学性能研究[D]. 高一嵩. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [2]6082铝合金超厚板搅拌摩擦焊温度场及接头组织与性能研究[D]. 朱芮. 长春工业大学, 2020(01)
- [3]高强铝合金摩擦塞补焊接头成形机制、组织特征及力学性能研究[D]. 杜波. 天津大学, 2020
- [4]6082铝合金摩擦塞补焊技术研究[D]. 赵早龙. 兰州理工大学, 2020
- [5]7XXX系铝合金板材搅拌摩擦焊接与接头轧制变形行为[D]. 卢柄希. 辽宁科技大学, 2020(01)
- [6]沉淀相对7075铝合金搅拌摩擦焊接头断裂及腐蚀行为影响研究[D]. 姜月. 石家庄铁道大学, 2019(03)
- [7]5A06-6061异种铝合金搅拌摩擦焊的力学性能表征及其工艺研究[D]. 严奇. 浙江工业大学, 2019
- [8]LD10铝合金搅拌摩擦焊技术研究[J]. 郭瑞霖,张忠松,赵宏源,张云. 四川水泥, 2019(03)
- [9]大型薄壁结构焊接变形研究及装夹优化设计[D]. 汤一博. 上海交通大学, 2019(06)
- [10]Al-Zn-Mg-Cu系铝合金搅拌摩擦加工组织及性能研究[D]. 张凯. 合肥工业大学, 2018(02)