鋁-鋼過渡接頭界面性能及其攪拌摩擦焊工藝研究.pdf

1、根據鋁-鋼過渡接頭與船體結構的連接型式特點，本研究采用攪拌摩擦焊焊接過渡接頭與船艦結構件鋁板，選用目前船艦應用最廣泛的鋁-鈦-鋼過渡接頭作為研究對象。探究攪拌摩擦焊焊接過程中過渡接頭界面溫度場的特點，并對比不同焊接方法對過渡接頭界面性能的影響；同時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。
　　過渡接頭界面溫度場測試結果顯示，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，TIG焊時界面峰值溫度遠高于MIG焊，試驗中TIG焊時界面峰值溫度已經接近甚至超過其臨界溫度值。
　　復合板力學性能測試結果表明，爆炸態(tài)鋁-鈦-鋼復合板的鋁-鈦界面剪切強度為104MPa，鈦-鋼界面剪切強度為258MPa，拉脫強度為203 MPa；鋁-鈦-鋼過渡接頭經TIG/MIG焊焊接后，界面力學性能損失嚴重，當TIG焊焊接電流超過110A時，接頭已經失效；經攪拌摩擦焊焊后，接頭力學性能仍能

3、滿足船用標準；界面結合區(qū)顯微硬度測試結果表明，復合板結合界面處的顯微硬度值最高，隨著距離結合界面距離增大，界面兩側母材顯微硬度值逐漸降低；經攪拌摩擦焊焊后，過渡接頭鋁側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果顯示，兩界面均呈波狀結合，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)孔洞內出現(xiàn)C、O、Si等雜質元素；在結合區(qū)發(fā)現(xiàn)熔化層和熔化塊的存在，熔化區(qū)內出現(xiàn)鑄造缺陷

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