Al/Mg 异种合金搅拌摩擦焊的材料流动可视化和数值模拟研究

作     者：宋波 翟洋洋 左敦稳 邓永芳 Song Bo;Zhai Yangyang;Zuo Dunwen;Deng Yongfang

作者机构：兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学甘肃兰州730050 南京航空航天大学江苏南京210016 江西理工大学江西赣州341000 

出 版 物：《稀有金属材料与工程》 (Rare Metal Materials and Engineering)

年 卷 期：2020年第49卷第5期

页      面：1483-1490页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：Natural Science Foundation of Gansu Province(18JR3RA146 18JR3RA147) 

主　　题：异种搅拌摩擦焊 2024铝合金 AZ31镁合金 材料流动 数值模拟 

摘      要：采用切片法研究了搅拌摩擦焊接(FSW)接头的材料流动。通过对接头的三维重建,实现了流动材料的可视化,讨论了接头材料的流动模式和缺陷产生的原因。基于计算流体力学(CFD)和多相流理论,建立了FSW过程中铝合金/镁合金材料流动的三维数学模型。通过在数值模型中加入分布的示踪粒子,对不同连接参数下的材料流动模式进行分析和预测。结果表明:接头上部材料流动强烈,材料整体向前进侧迁移,接头中部前进侧镁合金向接头前部迁移,暂时形成的空腔由后退侧迁移来的铝合金填充。当不恰当的工艺参数使材料流动不充分时,未被完全填充的空腔会形成孔洞缺陷。接头材料整体主要以层流为主。在满足材料流动热输入需要时,接头材料的流动模式基本不发生改变,在高转速过热条件下,材料的迁移距离和混合模式会发生改变,2种材料围绕搅拌头以层流模式多次越过对接线并充分混合,同时在后退侧产生紊流现象。