SiCp-2024Al鋁基復合材料的焊接.pdf

1、顆粒增強的鋁基復合材料因其高比強度、高比模量、耐高溫、耐磨損等性能，目前正在得到日益廣泛的應用。要使鋁基復合材料廣泛的應用于各個方面，其可靠連接是工程應用必須解決的重要問題，但由于鋁基復合材料復雜的宏觀和微觀結構，使得復合材料的連接要比均質材料困難的多，解決鋁基復合材料的連接成為該材料廣泛工程應用必須攻克的技術難題之一。因此成功解決SiC顆粒增強鋁基復合材料的焊接具有重要的理論意義和實用價值。 針對SiCp/2024Al鋁基復合

2、材料特性，采用兩種不同的方法成功實現(xiàn)了鋁基復合材料的焊接。 SiCp/2024Al鋁基復合材料真空釬焊，論文采用復合材料表而顆粒暴露和SiC顆粒表面金屬化技術，成功實現(xiàn)復合材料的真空釬焊，剪切強度達到202MPa。作者采用(NaOH+INO<,3>)化學腐蝕的方法使復合材料表層顆粒部分暴露。部分暴露出來的顆粒在真空釬焊中進入到焊縫中，使焊縫中人工生成復合材料層，改變了傳統(tǒng)釬焊中由于釬縫中無增強相而導致的釬焊接頭強度相對較低的情況

3、。采用M6釬料表面蒸鍍Cu元素的方法，改善SiC了顆粒與釬料之間的潤濕性。分析表明，接頭中形成了新的復合材料釬縫，并且釬縫中無Al<,4>C<,3>生成。通過微觀和SEM斷口分析研究了釬焊接頭強度降低的影響因素：釬料未完全潤濕；釬縫中部分區(qū)域SiC顆粒聚集，造成局部Al基體組分相對減少導致拉伸時容易從該處首先開裂，形成火山狀解理面；釬焊溫度過高、保溫時間過程造成的氣孔。 作者利用鋼結硬質合金GT35作為攪拌頭材料，研制成雙體螺栓

4、連接的特色攪拌頭，能保證SiCp/2024Al鋁基復合材料攪拌摩擦焊的順利進行。焊接后接頭形貌進行分析呈典型的洋蔥環(huán)結構，焊縫中SiC/Al界面結合清晰，無脆性相生成。接頭性能進行分析表明，攪拌摩擦焊接頭強度達到母材強度的80％以上，攪拌摩擦焊參數(shù)選擇適當時，可實現(xiàn)等強連接。斷口分析表明，在斷口上出現(xiàn)了同心的解理斷口，說明斷裂過程是沿著攪拌摩擦焊的流線斷裂的。 論文應用流體動力學理論和粘度方程建立攪拌摩擦焊過程的物理模型，將鋁基