SiCp6061Al基复合材料电弧超声等离子弧原位焊接工艺研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要随着科学技术的快速发展，铝基复合材料(AIMMCs)以其高的比强度、比刚度、比模量、优异的耐磨性能，良好的耐高温性能以及在性能和加工方面较强的可设计性等特点，在航天、航空、汽车工业、光学仪器和体育用品等领域得到一定的应用并取得了较大的经济效益，显示出良好的发展前景。但是，铝基复合材料的焊接性很差，阻碍了其在工业中的广泛应用，铝基复合材料的焊接技术是其走向工业化必须解决的问题。针对这个问题，国内外已经进行了广泛的、深入的研究，抑制脆生相A14C3的生成是实现SiC增强铝基复合材料成功焊接的关键所在；另外，要实现铝基复合材料焊接的实用化，还要解决造成接头

2、强度不高的一系列问题，如气孔、微观裂纹、增强颗粒分布不均匀等。本文以SiCp／6061A!MMCs为研究对象，研究了合金填充材料及电弧超声对其等离子弧焊接(以Ar+N2为离子气、m为保护气)接头组织与性能的影响。研究结果表明，填充直径1．2mm钛实心焊丝时，有效抑制了脆性相A14C3的形成，且在焊缝中形成了TiN、TiC和AIN等新的增强相，从而保证了焊接接头的性能。但新生相～3n形貌粗大，AIN呈细长针状，TiC和T'fl、l颗粒偏聚等缺陷，仍制约着接头性能提高。通过对等离子电弧进行高频调制激发出电弧超声后，所得到的焊接接头组织明显细化，础3Ⅱ相尺寸减小，且数量减少，T'

3、tN、TiC和AIN等颗粒呈规则细小颗粒状，且数量显著增加，分布均匀。不同激励频率作用下所得的接头性能也不同，拉伸试验表明加入50KI-Iz超声时拉伸强度最大，可达到225Ⅷa，约为母材的70％，比未加超声时调高了约7％。以m．Ti．Mg药芯焊丝作为填充材料，焊缝组织中没有发现脆生相A14C3，新生相颗粒AIN、TiN和TiC等细小，但偏聚严重，当焊丝中Mg含量芝15％时电弧燃烧不稳，飞溅严重，焊缝成型差；当Mg§％时，电弧能稳定燃烧，无飞溅，焊缝外观成形良好，焊缝组织致密，强度达到214／V[Pa。施加50KI-lz电弧超声后tklN、TiN和TiC等颗粒较为细小，且分布

4、均匀，强度和韧性都有一定的提高，强度提高到236MPa，为母材的73．8％，拉伸断口表现出较好的韧性，但总体上体现出脆性断裂形貌。以舢Ⅲ．Si药芯焊丝作为填充材料，焊缝组织中没有发现A14C3的存在，AIaTi江苏大学硕士学位论文相的尺寸明显减小，焊缝组织致密，没有气孔、微观裂纹等缺陷，接头硬度曲线较为平滑，拉伸强度达到了231MPa，为母材强度的72．2％。电弧超声的加入，使得新生颗粒细化，且弥散分布于基体中，无气孔，裂纹等缺陷，拉伸强度达到了256MPa，为母材的80％。关键词：SiCp／AI基复合材料，电弧超声，等离子弧焊接，原位合金化，显微组织Ⅱ江苏大学硕士学位论文

5、Withthedevelopmentofscienceandtechnology,aluminummetalmatrixcompositesaremoreandmorewidelyappliedinaerospace，spaceflight,automanufacturing，opticalinstrumentandsportsgoodsindustryduetOtheirexcellentcombinationpropertiesofhighspecificstrength，highspecificstiffness，highelasticmodulus，betterwe

6、ar-resistanceandhightemperature-resisting．ButAluminummetalmatrixcompositesarenotappliedwidelyinindustryduetoitspoorweldability．Theweldingtechniqueisthekeytowideindustryapplicatonforaluminummetalmatrixcomposites．SiCp／AlMMCshavebeenextensivelyinvestigatedbythescientificcommunitiyhomeandabroa

7、d．Theinvestigationsshowthathowtopeventtheformationofharmfulphase仙C3isthekeyoftheweldingofSiCp／AlMMCs．Therearealsosomedefectsthatdebasethemechanicalpropertyneedtoeliminate，suchaspores，microfissure，inhomogeneonsdistributionofreinforcementparticles．TheeffectsofaⅡ