| 铝合金激光-MIG焊接组织成分及力学性能研究 |
| 英文题名 | Research on Microstructure and Mechanical Properties of joints in Laser-MIG Welded Aluminum alloys
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| 苗海宾
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| 导师 | 虞钢
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| 2017
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| 学位授予单位 | 中国科学院大学
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| 学位授予地点 | 北京
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| 学位类别 | 博士
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| 学位专业 | 一般力学与力学基础
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| 摘要 | 以铝合金焊接的两大关键问题——气孔和接头软化为核心，提取了铝合金激光-MIG（metal inert gas welding）复合焊接过程中，组织成分与气孔演化规律及其对力学性能影响的科学问题。展开了焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律，激光与电弧协同作用下气孔和阴极清理的演化规律，组织成分演变特点及其对力学性能影响，焊接接头力学性能评估等几个方面的研究。主要研究内容及研究成果如下： 1、进行焊接工艺参数对焊缝成形规律的影响研究。囊括焊接电流、焊接电压、焊接速度、激光功率、光丝间距、保护气、复合方式等不同工艺参数对焊缝截面和表面形貌的影响；并且讨论了垫板、薄板焊接切割效应、6N01与7N01两种材料的焊接性；对焊接过程中的常见缺陷也进行了简析。 2、研究了激光与电弧的协同作用下，气孔与阴极清理的演化规律。对气孔形成规律与机理进行了详细的探讨，考虑同时具备深熔焊和电弧焊的熔池形状，推导出了气泡逸出条件公式，从气泡逸出的角度阐释了气孔形成的影响因素。在不同的电流和速度下，对激光前置和激光后置下气孔形成做了对比研究，并对相关机理做了讨论。对复合焊接阴极清理规律做了大量实验研究，对比了激光作用与否下的阴极清理特点，并对内在可能的机理做了讨论。 3、研究了焊接接头的软化行为。建立了考虑高温熔滴对熔池影响的有限元模型，据此获得了不同热输入下的热循环曲线。结合计算结果分析了焊缝不同区域的组织成分演化特征，以及其所表现出的硬度、拉伸强度、应力腐蚀性能特点。进行了稀释率变化由低到高的工艺实验研究，分析了该过程中熔化区强化元素Zn含量变化对力学性能的影响。测试了焊接接头不同区域的拉伸性能并对比了其强度大小；监测了气孔在拉伸过程中的形变过程，对气孔形状进行归一化描述并计算了不同形状气孔的应力集中状态。采用沸腾6%NaCl溶液测试法，对比测试了焊缝、热影响区、母材的耐应力腐蚀性能，并且从组织特点和成分分布两个方面进行了机理分析。 4、测试了焊接接头的显微硬度、拉伸性能、弯曲性能、疲劳性能、应力腐蚀性能。以热点应力法修正了不同应力集中系数下焊缝的疲劳曲线；将焊缝熔化区当做一种独立的材料处理，使用切口应力法得出了熔化区疲劳寿命的分布云图，指出焊趾、焊根和余高不足部位是疲劳性能的薄弱部位。将所测得的力学性能与相关国际国内标准进行了比对。在此基础上进行了2m长的车身侧墙结构件焊接。结合对当前铝合金激光-MIG焊接研究的广泛调研，以及本文的研究成果，对该领域未来的研究方向进行了展望。 关键词：铝合金，激光复合焊，气孔，接头软化，组织成分，力学性能 |
| 索取号 | Phd2017-013
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| 语种 | 中文
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| 文献类型 | 学位论文
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| 条目标识符 | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/60407
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| 专题 | 先进制造工艺力学实验室
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推荐引用方式
GB/T 7714 |
苗海宾. 铝合金激光-MIG焊接组织成分及力学性能研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2017.
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