工艺参数及温度场分布对SiCp/6061Al等离子弧焊焊缝组织及性能的影响

摘要

本文采用等离子弧焊接方法，以SiCp/6061Al为研究对象，系统的研究了在不添加和添加填充材料Ti合金两种情况下，焊接电流、焊接速度、填充材料厚度及保护气种类对铝基复合材料等离子弧焊焊缝组织、成分分布及性能的影响。 在不添加填充材料Ti合金的情况下对SiCp/6061Al进行等离子弧焊接时，等离子弧较高的热输入导致基体Al和增强相SiC颗粒发生有害界面反应：3SiC+4Al=Al4C3+3Si，生成大量针状脆性相Al4C3，并造成增强相SiC颗粒的大量减少和偏聚，导致焊接接头力学性能严重下降。 为此，试验中采用钛合金作为填充材料，对SiCp/6061Al进行原位合金化焊接；并将离子气由单一的Ar气变为以一定比例混合的N2+Ar的混合气体。研究结果表明：原位增强元素Ti和离子气N2的存在，有效的抑制了有害界面反应的发生，并生成了以匀态分布的新型增强相TiC、TiN和AlN颗粒，使得焊接接头的强度得到明显改善，达到母材的65％。进一步研究发现：增强相的种类及分布状态成为影响铝基复合材料原位合金化等离子弧焊接接头强度的主要因素。 利用有限元软件ANSYS对SiCp/6061Al原位合金化等离子弧焊的温度场进行模拟，并将模拟结果与焊缝的熔深试验测量值对比，验证了该模拟的有效性；在此基础上，探讨了不同焊接工艺参数下所形成的不同温度场分布对熔池中增强相种类及分布规律的影响，研究结果表明：对SiCp/6061Al原位合金化等离子弧焊接温度场的有效调节和优化是获得具有良好焊缝组织和力学性能接头的有效途径。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章试验材料及方法

第三章试验结果与讨论

第四章SiCp/Al等离子弧焊接温度场的数值模拟

第五章结论

有待进一步探讨的问题

致谢

参考文献

在读学位期间发表的论文