鋁合金攪拌摩擦點(diǎn)焊接頭動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究.pdf

1、6082-T6鋁合金具有較高的比強(qiáng)度、優(yōu)異的耐腐蝕性和良好的焊接性能，被廣泛應(yīng)用于高速軌道列車和航空航天生產(chǎn)領(lǐng)域。攪拌摩擦點(diǎn)焊是一種新型的搭接式固相連接方法。目前，關(guān)于6082-T6鋁合金FSSW接頭動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的研究相對較少。因此，本文主要針對2.5mm厚的6082-T6鋁合金板材進(jìn)行了FSSW實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)地研究了不同焊接工藝下FSSW接頭的準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)性能、高周疲勞性能、高速沖擊性能。FSSW接頭動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的研究對FSSW接頭在服役條

2、件下預(yù)防失效具有重要的指導(dǎo)意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果表明：無匙孔FSSW的最大拉剪強(qiáng)度可達(dá)8.05KN，而FSSW和攪拌摩擦膠點(diǎn)焊接頭分別為4.75KN和6.0KN，它們的接頭強(qiáng)度明顯低于無匙孔FSSW接頭，這是由于無匙孔FSSW接頭所形成的有效焊合面積較另外兩種焊接接頭而言較大，且抗變形能力強(qiáng)。并且在加載的過程中，三種攪拌摩擦點(diǎn)焊接頭所表現(xiàn)出的斷裂方式也不同，其中，攪拌摩擦膠點(diǎn)焊接頭的斷裂方式為膠層

3、斷裂和焊點(diǎn)斷裂的機(jī)械混合，這是由于攪拌摩擦膠點(diǎn)焊接頭是膠接與攪拌摩擦點(diǎn)焊兩種連接方式的復(fù)合連接。⑵高周疲勞性能試驗(yàn)結(jié)果表明：在同一加載載荷水平下，無匙孔FSSW接頭的疲勞性能最好，有匙孔攪拌摩擦膠點(diǎn)焊接頭的疲勞性能次之，有匙孔FSSW接頭的疲勞性能最差；不同F(xiàn)SSW接頭的疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有很好的規(guī)律性，且加載載荷與疲勞壽命呈指數(shù)型函數(shù)關(guān)系；循環(huán)加載達(dá)到穩(wěn)定階段后，無匙孔FSSW接頭、FSSW接頭和攪拌摩擦膠點(diǎn)焊接頭在單個(gè)循環(huán)周期內(nèi)的循環(huán)滯

4、回能分別達(dá)到0.72MJ/m3、0.35MJ/m3和0.36MJ/m3；從疲勞宏觀斷裂方式可觀察到疲勞裂紋沿著界面間隙向板厚方向擴(kuò)展，且無匙孔FSSW接頭的宏觀斷口中均存在二次裂紋；依據(jù)FSSW接頭內(nèi)存在的缺陷和疲勞宏觀斷裂方式，初步建立了一種簡單的疲勞裂紋擴(kuò)展模型，用于評定疲勞裂紋的擴(kuò)展及疲勞壽命。⑶對無匙孔FSSW接頭的四個(gè)區(qū)域分別進(jìn)行分離式霍普金森壓桿試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：母材區(qū)、焊核區(qū)和熱機(jī)影響區(qū)在動(dòng)態(tài)加載過程中的變形協(xié)調(diào)能力很好

5、，抗動(dòng)態(tài)沖擊能力較強(qiáng)，而熱影響區(qū)的抗動(dòng)態(tài)沖擊能力較差。母材區(qū)的材料的沖擊吸收功為9.068MJm-3,焊核區(qū)材料的沖擊吸收功為9.85MJm-3,熱機(jī)影響區(qū)材料的沖擊吸收功為8.36MJm-3,熱影響區(qū)材料的沖擊吸收功為1.34MJm-3；四個(gè)區(qū)域的絕熱剪切敏感性都較小。⑷為了分析準(zhǔn)靜態(tài)拉伸剪切斷裂和高周疲勞斷裂的機(jī)制，對拉剪斷口和疲勞斷口進(jìn)行了SEM觀察發(fā)現(xiàn)：無匙孔FSSW接頭和攪拌摩擦膠點(diǎn)焊接頭的拉剪斷口中裂紋擴(kuò)展區(qū)存在準(zhǔn)解理面，而