锆基块体非晶态合金的搅拌摩擦焊连接工艺及机理研究

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1、硕+学伊论文Nm一⋯——⋯_mII皇曼曼曼曼皇曼曼曼量曼皇曼!曼曼曼曼摘要以X．射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)等为主要研究手段，以Zr44TillNiloCuloBe25非晶合金为对象，利用非晶合金在过冷液相区具有超塑性这一特性，基于搅拌摩擦焊的原理，运用正交试验法，本文进行了非晶合金搅拌摩擦焊接的试验。大块非晶合金Zr44TillNiloCuloBe25在玻璃转变温度以下塑性变形能力很差，当摩擦升温到过冷液相区温度时具有超塑性的特点。设计四个搅拌头进行试验。试验中发现：小的摩擦头直径有利用焊缝成型，大的轴肩直径更有利于金属塑性流动。选定搅拌针为圆柱形，摩

2、擦头直径为2mm，长度1．7mm，轴肩直径为12mm。工艺参数为摩擦头旋转速度600rpm、焊接速度30mm／min、压入量0．10mm时，成功实现大块非晶合金Zr44TillNiloCuloBe25的焊接。工艺参数为擦头旋转速度600rpm、焊接速度40mm／min、压入量0．10mm时，成功实现大块非晶合金Zr44TillNiloCuloBe25与紫铜的焊接。通过正交试验数据分析得出在搅拌摩擦焊接过程中因素的主次顺序为：摩擦头直径_旋转速度_轴肩直径_压入量_焊接速度。接头焊缝区的材料塑性流动状态明显；横截面经过抛光，腐蚀后的金相照片显示在焊缝区没有可见的缺陷、裂纹或气孔存在，说明接头处

3、的结合较为成功。试验焊缝区的X射线衍射结果显示：在焊接过程中非晶合金仍保持为非晶态，在焊接过程中没有出现非晶合金的晶化现象；扫描电子显微镜(SEM)结果也没有发现可能因塑性变形产生的纳米晶。关键词：锆基非晶合金；搅拌摩擦焊；正交试验；超塑性变形；塑性流动锆基块体非晶态合金的搅拌摩擦焊连接工艺及机理研究AbstractToX．raydiffraction(XRD)，differentialscanningcalorimetry(DSC)，scanningelectronmicroscopy(SEM)asthemainmeanstotargetZr44TillNiloCUloBe25BMGs；t

4、heuseofBMGinsupercooledliquidregionwithThesuperplasticcharacteristics，basedontheprinciplesoffrictionstirwelding，theuseoforthogonalexperimentmethod，thepaperhadBMGfrictionstirweldingofthetest．TheBMGsishardandhassmallplasticdeformationinthetemperaturerangebetweenroomtemperaturetoglasstransitiontempera

5、ture；whileinthesupercooledliquidregion，theBMGsbecamesofter，showedanexcellentsuperplasticdeformationability，thestresswaslowerandthestrainbecamehigher．Designedtotestthefirstfourtools．Trialsfoundthat：thefirstsmalldiameterofthefrictionweldusingmolding，largediametershaftshoulderismoreconducivetoplasticf

6、lowofmetal．Thetoolusedhadashoulder12mmindiameterandacylindricalpin2mmindiameterand1．7mminlength．TheZr44TillNil0Cul0Be25BMGsweresuccessfullyjoinedwhiletheprocessparameterswereasfollows：therotationrateoffrictionheadwas600rpm，theweldingspeedwas30mm／min．andtheplungedepthwasO．10mm．TheZr44TillNiloCuloBe2

7、5BMGsandcopperweresuccessfullyjoinedwhiletheprocessparameterswereasfollows：therotationrateoffrictionheadwas600rpm，theweldingspeedwas40mm／min，andtheplungedepthwas0．10mm．Byorthogonalanalysisofexperimentaldata