鋁-鋼過渡接頭界面性能及其攪拌摩擦焊工藝研究.pdf

1、根據(jù)鋁-鋼過渡接頭與船體結(jié)構(gòu)的連接型式特點(diǎn)，本研究采用攪拌摩擦焊焊接過渡接頭與船艦結(jié)構(gòu)件鋁板，選用目前船艦應(yīng)用最廣泛的鋁-鈦-鋼過渡接頭作為研究對(duì)象。探究攪拌摩擦焊焊接過程中過渡接頭界面溫度場的特點(diǎn)，并對(duì)比不同焊接方法對(duì)過渡接頭界面性能的影響；同時(shí)分析了過渡接頭界面及攪拌摩擦焊焊縫的性能與組織特點(diǎn)。
　　過渡接頭界面溫度場測試結(jié)果顯示，攪拌摩擦焊過程中，鋁-鈦-鋼過渡接頭界面峰值溫度未超過臨界溫度值，鋁-鈦界面最高溫度300℃左右

2、；傳統(tǒng)TIG/MIG焊焊接過渡接頭時(shí)，TIG焊時(shí)界面峰值溫度遠(yuǎn)高于MIG焊，試驗(yàn)中TIG焊時(shí)界面峰值溫度已經(jīng)接近甚至超過其臨界溫度值。
　　復(fù)合板力學(xué)性能測試結(jié)果表明，爆炸態(tài)鋁-鈦-鋼復(fù)合板的鋁-鈦界面剪切強(qiáng)度為104MPa，鈦-鋼界面剪切強(qiáng)度為258MPa，拉脫強(qiáng)度為203 MPa；鋁-鈦-鋼過渡接頭經(jīng)TIG/MIG焊焊接后，界面力學(xué)性能損失嚴(yán)重，當(dāng)TIG焊焊接電流超過110A時(shí)，接頭已經(jīng)失效；經(jīng)攪拌摩擦焊焊后，接頭力學(xué)性能仍能

3、滿足船用標(biāo)準(zhǔn)；界面結(jié)合區(qū)顯微硬度測試結(jié)果表明，復(fù)合板結(jié)合界面處的顯微硬度值最高，隨著距離結(jié)合界面距離增大，界面兩側(cè)母材顯微硬度值逐漸降低；經(jīng)攪拌摩擦焊焊后，過渡接頭鋁側(cè)金屬顯微硬度下降了19HV，其他位置硬度值變化不大。
　　過渡接頭界面金相組織觀察結(jié)果顯示，兩界面均呈波狀結(jié)合，并出現(xiàn)明顯的漩渦特征，焊接后漩渦區(qū)出現(xiàn)大塊黑色孔洞，EDS分析發(fā)現(xiàn)孔洞內(nèi)出現(xiàn)C、O、Si等雜質(zhì)元素；在結(jié)合區(qū)發(fā)現(xiàn)熔化層和熔化塊的存在，熔化區(qū)內(nèi)出現(xiàn)鑄造缺陷

4、；界面鋼側(cè)區(qū)域發(fā)現(xiàn)“絕熱剪切帶”的存在，“絕熱剪切帶”可能會(huì)發(fā)展成裂紋；界面處線掃描結(jié)果表明，兩結(jié)合界面處的元素均產(chǎn)生短距離的互擴(kuò)散，鋁-鈦界面擴(kuò)散層厚度約為31.25μm，鈦-鋼界面擴(kuò)散層厚度約為126.98μm。
　　攪拌摩擦焊焊接接頭力學(xué)性能測試發(fā)現(xiàn)，接頭顯微硬度最低值出現(xiàn)在過渡接頭鋁側(cè)熱影響區(qū)，僅為35HV左右；拉伸試驗(yàn)中，斷裂位置均在過渡接頭鋁側(cè)熱影響區(qū)處，斷口分布著較多韌窩，為韌性斷裂；過渡接頭鋁側(cè)熱影響區(qū)SEM/ED