Fe-Mn-Si形状记忆合金CO2激光焊接研究.pdf

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1、分类号UDC密级单位代码10151}I．：一一、、Fe．Mn—Si形状记忆合金C02激光焊接研究·I入刘旭升指导教师林成新职称学位授予单位大连海事大学教授申请学位级别工学硕士学科(专业)机械电子工程论文完成日期2011．5答辩日期2011．6答辩委员会主席，。’■‘—^一J17．煳愀三C02LaserWeldingResearchofFe--Mn--SiShapeMemoryAlloyAthesisSubmittedtoDalianMaritimeUniversityInpartialfulfillmentoftherequ

2、irementsforthedegreeofMasterofArtsbyLiuXusheng(MechatronicEngineering)ThesisSupervisor：ProfessorLinChengxinMay2011。卜-V夕l{Il●、大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成博／硕士学位论文==＆：丛堕：§i形丛塑竖金全￡垒邀堂埕蕉研究==。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确

3、方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：童嶂学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》(中

4、国学术期刊(光盘版)电子杂志社)、《中国学位论文全文数据库》(中国科学技术信息研究所)等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于：保密口在——年解密后适用本授权书。不保密面(请在以上方框内打“√")论文作者签名：冽翘并导师签名：／小岁日期：)◆f『年6月巧自—■__中文摘要摘要Fe．Mn．Si形状记忆合金作为一种新型的功能材料，以其优良的记忆效应及力学性能著称。目前，人们对Fe．Mn．Si合金的研究还比较局限，大多数停留在研究其形状记忆效应方面。为了进一步拓宽其应用范围

5、，本文从Fe．Mn．Si合金自身及其与其它金属材料的连接性能来进行分析，利用C02激光器对Fe．Mn．Si合金试样进行了激光焊接，通过拉伸试验、金相、扫描电镜、X射线衍射及显微硬度分析，系统研究了Fe．Mn．Si合金C02激光焊性能。选取C02激光焊接最主要的功率、焊接速度和离焦量三个工艺参数，以焊接后接头的抗拉强度作为评定焊接性能的指标，利用正交法设计试验，通过极差、方差分析后可以得出在所选因素范围内功率对试样抗拉强度的影响是最为显著的，而离焦量的影响最小。对于未加焊接材料对焊lmm厚的Fe．Mn．Si合金试样，C02激光

6、焊接功率、速度、离焦量分别为1600W、2．2m／min、0．6mm时焊接接头拉伸强度较高，可达928MPa，为母材抗拉强度的93．5％，表明Fe．Mn．Si合金具有良好的激光焊接性能。金相观察以及拉伸试验表明，焊缝形貌为“V"形或者焊缝过宽以及未焊透等，均会降低焊接试样的抗拉强度；而焊缝形貌呈双曲线状时，其焊接试样抗拉强度较高。从焊缝组织形态来看，焊缝中心组织为细小的等轴枝晶，熔合区附近为比较粗大的胞状晶，而焊缝组织越细小，其强度也越高，韧性越好。拉伸试样断裂的位置均发生在焊缝的熔合区附近。断12扫描电镜分析可知，Fe．M

7、n．Si合金母材的断口会呈现出许多小韧窝，断裂前有明显的颈缩现象，其断裂形式为塑性断裂。而焊接试样的断口则主要呈河流花样，有的会出现一些小台阶，这种断裂形式称为准解理断裂，属于脆性断裂。这是因为在激光焊接后，焊缝熔合区组织呈粗大的胞状晶。’显微硬度的分析可知，焊缝中心处的硬度值最高，而熔合区附近显微硬度值最低。这主要是由于材料在激光焊接时迅速加热和冷却产生了自冷淬火，使得焊缝中心硬度升高。在组织形态上，熔合区附近晶粒粗大，呈胞状晶，所以硬度值相比较低。异种金属材料与Fe．Mn．Si合金焊接的性能研究表明，Fe．Mn．Si合金

8、与304不锈钢的激光焊接性能优良而与70Mn轨钢的焊接性较差。或许因为试验Fe—Mn—Si合金化学成分与304不锈钢的相近而与70Mn轨钢的相差较远所致。关键词：Fe．Mn．Si形状记忆合金合金；C02激光焊接工艺；焊接接头：力学性／月-,匕la；焊缝形貌；●英文摘要ABSTRACTAsa