超声/热管复合辅助条件下AZ31镁合金FSW微区织构及组织性能研究

作     者：于京民 

作者单位：江苏科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：芦笙

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：搅拌摩擦焊 超声辅助 超声/热管复合辅助 织构 EBSD 组织性能 

摘      要：镁及其合金具有密排六方结构,其不同滑移面和滑移方向发生滑移所需的临界剪切应力有较大差异,因而在搅拌摩擦焊(FSW)过程中易产成织构,对焊缝性能产生较大影响。本课题将超声、超声/热管复合辅助引入搅拌摩擦焊中,对AZ31镁合金分别进行常规、超声辅助和超声/热管复合辅助搅拌摩擦焊接,通过金相(OM)、电子背散射衍射(EBSD)、拉伸和显微硬度测试等实验,研究FSW焊缝内织构形成过程及其特征,以及不同辅助条件对微观织构的影响规律,进而改善焊接接头力学性能。得到主要结论如下:(1)采用急停急冷方法研究FSW过程中焊缝组织演变过程时发现,随着热力耦合的影响逐渐增大,试板组织先后发生了局部动态再结晶和充分动态再结晶,在焊缝区域形成了均匀细小的等轴晶组织并发生了晶体取向的转变,形成了较强的基面织构。(2)与常规搅拌摩擦焊相比,超声辅助条件和超声/热管辅助条件都可以促进焊缝区域的动态再结晶,减小焊缝各区域的小角度晶界占比和晶粒取向差,使变形组织向亚结构组织和再结晶组织转变,组织和织构分布更加均匀;热机影响区的基面滑移Schmid因子加权平均值较高,有利于基面滑移开动,力学性能提高。(3)根据实际生产中的需要,沿焊接方向与板材轧制方向呈0°和90°两个方向焊接,在超声和超声/热管复合辅助条件下,两个方向板材在焊接过程中的组织和织构呈现出类似的变化规律;90°方向焊接时,焊接区域的组织和织构分布更加均匀,接头塑性提升。