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铝合金压印—电阻点焊复合连接可行性及其疲劳性能研究

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铝合金压印—电阻点焊复合连接可行性及其疲劳性能研究

作者：初明明昆明理工大学

学位级别：硕士

在汽车和航空航天领域,铝合金由于其强度高、密度小的材料特性被广泛应用于各个领域,但铝合金的连接仍然存有一些问题。压印-电阻点焊复合连接技术是一种适用于薄板材料的新型连接方法,其连接原理是在压印连接的基础上对压印连接点进行... 详细信息

在汽车和航空航天领域,铝合金由于其强度高、密度小的材料特性被广泛应用于各个领域,但铝合金的连接仍然存有一些问题。压印-电阻点焊复合连接技术是一种适用于薄板材料的新型连接方法,其连接原理是在压印连接的基础上对压印连接点进行电阻点焊。本文以Al5052铝镁合金为主要研究对象,运用压印-电阻点焊复合连接技术对Al5052铝镁合金进行连接试验,通过正交试验的方法来确定电阻点焊连接的最优工艺参数,从静力学和动态疲劳特性两方面分析其力学性能和失效机理,为铝合金板材连接提供新的连接方法。选取Al5052铝镁合金和Al1420铝锂合金为试验材料,利用压印-电阻点焊复合连接技术对其同、异种材料组合进行可行性连接试验,通过对复合接头的无损检测、静力学测试和微观断口扫描,检验了接头的成型性、接头强度和失效机理。试验表明压印-电阻点焊复合连接技术可以实现对铝合金的连接,其中Al5052同种接头的成型性和力学性能最优。选取Al5052铝镁合金同种材料组合,运用正交试验设计方法,探究接头电阻点焊连接的最优工艺参数,通过设计正交表、正交试验分析、载荷-位移曲线分析、极差和方差分析等方面,得到了Al5052铝镁合金压印-电阻点焊复合连接接头的电阻点焊最优工艺参数为:焊接电流26kA、焊接时间160ms、电极压力0.3MPa,且与验证试验相符,电阻点焊参数的显著性由高到低依次为:电极压力、焊接电流、焊接时间。对Al5052铝镁合金压印-电阻点焊复合连接接头进行动态疲劳试验,以压印接头和电阻点焊接头作为对照组,通过对接头施加不同大小的载荷,得出其疲劳寿命,利用三参数幂函数方法拟合接头的疲劳寿命曲线并分析其特点。从宏观和微观角度分析了Al5052铝镁合金压印-电阻点焊复合接头的疲劳性能,并借助SEM扫描电子显微镜探究复合接头疲劳断裂的特点、疲劳失效过程、失效模式和裂纹源的产生及扩展方式。结果表明对于Al5052铝镁合金材料,压印-电阻点焊复合连接接头的疲劳性能要优于电阻点焊接头,其失效模式为下板断裂失效,疲劳裂纹源产生于接头底部中间。并且压印-电阻点焊复合连接接头的静力学性能要优于压印接头。

关键词： Al5052铝镁合金压印电阻点焊复合连接疲劳性能断口分析

5052铝合金压印-电阻点焊复合连接可行性研究

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塑性工程学报 2019年第2期26卷 193-198页

作者：初明明何晓聪张杰昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

为了提高压印连接接头的强度,改善电阻点焊对铝合金连接不稳定的问题,对5052铝合金压印-电阻点焊复合连接的可行性进行了探究性试验。在焊接时间和焊接压力保持不变的情况下,将焊接电流(23-27 k A)视为唯一变量,探究了焊接电流的最优值... 详细信息

为了提高压印连接接头的强度,改善电阻点焊对铝合金连接不稳定的问题,对5052铝合金压印-电阻点焊复合连接的可行性进行了探究性试验。在焊接时间和焊接压力保持不变的情况下,将焊接电流(23-27 k A)视为唯一变量,探究了焊接电流的最优值。利用超声波水浸聚焦入射法对复合连接接头的成形性进行了检测;使用MTS材料试验机对试样进行了拉伸-剪切试验,得到了压印-电阻点焊复合连接接头的最大静拉伸载荷、失效形式及能量吸收值。结果表明:压印-电阻点焊复合连接可以实现对5052铝合金接头的有效连接且接头形貌可以利用超声C扫描进行检测;在焊接时间和焊接压力不变的情况下,适当增大焊接电流,接头的最大静拉伸载荷和能量吸收能力均有所提高,焊接电流的最优值均为25 k A;当焊接电流继续增加,接头内部结构遭到破坏。

关键词：压印电阻点焊复合连接超声波C扫描拉伸-剪切试验能量吸收值

泡沫镍夹层在压印-粘接复合连接十字接头中应用的可行性研究

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塑性工程学报 2018年第4期25卷 240-244页

作者：初明明何晓聪雷蕾张杰昆明理工大学机电工程学院

为了探究泡沫镍夹层在压印-粘接复合连接十字接头中应用的可行性,使用5052铝合金制备5052-5052压印十字接头、5052-5052压印-粘接复合连接十字接头和添加泡沫镍夹层的5052-5052压印-粘接复合连接十字接头。使用MTS材料拉伸试验机对3组... 详细信息

为了探究泡沫镍夹层在压印-粘接复合连接十字接头中应用的可行性,使用5052铝合金制备5052-5052压印十字接头、5052-5052压印-粘接复合连接十字接头和添加泡沫镍夹层的5052-5052压印-粘接复合连接十字接头。使用MTS材料拉伸试验机对3组接头进行剥离试验。从十字接头的材料成形、承载能力、能量吸收能力方面对试验结果进行分析,并从宏观和微观两方面对接头失效形式进行研究。结果表明：对比3组连接接头的静拉伸失效载荷及能量吸收值证明泡沫镍作为压印-粘接十字接头夹层是可行的;3组接头的失效形式均为颈部断裂失效;添加泡沫镍夹层的5052-5052十字接头相比其他两组具有更好的能量吸收能力。

关键词：泡沫镍压印连接粘接十字接头失效形式能量吸收值

泡沫金属夹层对压印-粘接复合接头力学性能的影响

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塑性工程学报 2018年第3期25卷 242-247页

作者：初明明何晓聪雷蕾赵得锁张杰昆明理工大学机电工程学院

为了研究泡沫金属对压印-粘接复合接头力学性能的影响,对5052铝合金进行压印-粘接试验,分别使用泡沫铜和泡沫镍作为复合接头三明治结构的夹层,通过静力学拉伸-剪切试验,对压印-粘接复合接头的接头成形质量参数、接头强度、失效位移、失... 详细信息

为了研究泡沫金属对压印-粘接复合接头力学性能的影响,对5052铝合金进行压印-粘接试验,分别使用泡沫铜和泡沫镍作为复合接头三明治结构的夹层,通过静力学拉伸-剪切试验,对压印-粘接复合接头的接头成形质量参数、接头强度、失效位移、失效模式和能量吸收能力进行研究。结果表明：泡沫金属可以减弱上板挤压下板的扩充力,使复合接头的镶嵌量减小;5052铝合金板材组合压印-粘接复合连接接头的抗拉强度由粘接剂和压印内锁结构共同提供;泡沫铜夹层可以改善压印-粘接复合接头的应力分布,提高其均匀性、稳定性;泡沫镍与胶层结合较好,复合接头的强度较高;泡沫金属对压印-粘接复合接头的能量吸收值有一定程度的影响,当夹层为泡沫镍时,能够大大提升复合接头的能量吸收能力。

关键词：泡沫金属压印连接粘接拉伸-剪切试验失效形式

三明治结构压印-黏接复合接头的力学性能及失效分析

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兵器材料科学与工程 2018年第2期41卷 89-93页

作者：张杰何晓聪雷蕾初明明昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

为研究泡沫金属作为压印-黏接复合接头夹层的可行性以及接头的力学性能,选取AA5052铝合金板和泡沫镍、泡沫铜以及泡沫铁镍进行压印-黏接复合连接,利用电液伺服材料试验机对接头进行拉伸剪切试验,利用扫描电镜对失效断口进行观察,分析接... 详细信息

为研究泡沫金属作为压印-黏接复合接头夹层的可行性以及接头的力学性能,选取AA5052铝合金板和泡沫镍、泡沫铜以及泡沫铁镍进行压印-黏接复合连接,利用电液伺服材料试验机对接头进行拉伸剪切试验,利用扫描电镜对失效断口进行观察,分析接头的失效形式、失效载荷、能量吸收值及其失效机理。结果表明:泡沫金属夹层可以使压印-黏接接头静力学性能更加稳定,并且三明治结构压印-黏接复合接头的承载能力与泡沫金属的面密度呈负相关关系,失效位移与泡沫金属的面密度呈正相关关系,泡沫镍夹层三明治结构压印-黏接复合接头的能量吸收能力更加优异。

关键词：压印-黏接复合接头三明治结构泡沫金属拉伸剪切试验断口分析

泡沫铜夹层压印及压印-黏接复合接头的力学性能分析

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兵器材料科学与工程 2017年第6期40卷 21-26页

作者：张杰何晓聪雷蕾赵得锁初明明昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

为研究泡沫金属作为压印接头以及压印-黏接复合接头夹层的可行性及接头的力学性能,选取AA5052铝合金板材及泡沫铜进行压印连接以及压印-黏接复合连接,搭接形式为单搭及十字搭接。对单搭接头进行拉伸剪切试验,对十字接头进行剥离试验。... 详细信息

为研究泡沫金属作为压印接头以及压印-黏接复合接头夹层的可行性及接头的力学性能,选取AA5052铝合金板材及泡沫铜进行压印连接以及压印-黏接复合连接,搭接形式为单搭及十字搭接。对单搭接头进行拉伸剪切试验,对十字接头进行剥离试验。结果表明,泡沫铜作为压印接头以及压印-黏接复合接头夹层是可行的。并且,对于单搭接头,5052-泡沫铜-5052压印-黏接复合接头的承载能力、失效位移、能量吸收值均最优;对于十字搭接接头,5052-泡沫铜-5052压印-黏接复合接头的失效位移最大,5052-5052压印接头的能量吸收能力最优。

关键词：压印接头压印-黏接复合接头泡沫金属拉伸剪切试验接头强度

泡沫镍三明治结构压印接头力学性能及其断口分析

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有色金属工程 2019年第1期9卷 31-36页

作者：张杰何晓聪雷蕾初明明昆明理工大学机电工程学院昆明650500

为研究泡沫镍作为压印接头夹层的力学性能,选取AA5052铝合金板材以及1、1. 5、2 mm泡沫镍进行压印连接,利用电液伺服材料试验机对接头进行拉伸-剪切试验,采用扫描电子显微镜(SEM)对失效断口进行观察,对接头的失效模式、最大载荷以及能... 详细信息

为研究泡沫镍作为压印接头夹层的力学性能,选取AA5052铝合金板材以及1、1. 5、2 mm泡沫镍进行压印连接,利用电液伺服材料试验机对接头进行拉伸-剪切试验,采用扫描电子显微镜(SEM)对失效断口进行观察,对接头的失效模式、最大载荷以及能量吸收能力进行分析。结果表明,泡沫镍夹层三明治结构压印接头成形效果良好;夹层厚度对三明治结构压印接头宏观失效形式并无影响,均为颈部断裂;接头微观断口主要为韧性断裂;当夹层厚度为1. 5 mm时,接头的力学性能更加优异。

关键词：压印接头三明治结构泡沫镍

泡沫金属三明治结构压印-粘接复合接头剥离性能分析

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材料科学与工艺 2020年第2期28卷 18-24页

作者：张杰何晓聪雷蕾初明明刘可欣黄炎宁昆明理工大学机电工程学院昆明650500

为研究三明治结构压印-粘接复合接头的抗剥离性能,选取AA5052铝合金板以及泡沫镍、泡沫铜以及泡沫铁镍进行压印-粘接复合连接,对接头进行拉伸剪切试验,采用扫描电镜对失效断口进行了观察,分析了接头的失效形式、失效载荷、能量吸收值以... 详细信息

为研究三明治结构压印-粘接复合接头的抗剥离性能,选取AA5052铝合金板以及泡沫镍、泡沫铜以及泡沫铁镍进行压印-粘接复合连接,对接头进行拉伸剪切试验,采用扫描电镜对失效断口进行了观察,分析了接头的失效形式、失效载荷、能量吸收值以及失效机理。结果表明:夹层的存在会使接头中胶层的失效过程更加稳定,夹层对于压印-粘接复合接头的承载能力并无显著影响,但是会降低其失效过程中的能量吸收值。

关键词：压印-粘接复合接头三明治结构泡沫金属拉伸剪切试验扫描电镜

铝锂合金压印-点焊复合连接接头力学性能分析

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塑性工程学报 2019年第3期26卷 131-135页

作者：刘可欣何晓聪初明明张杰黄炎宁昆明理工大学机电工程学院

分别采用压印连接和压印-点焊复合连接方式对铝锂合金AL1420进行连接,通过对拉伸-剪切试验后失效接头和得到的载荷-位移曲线进行观察和分析,对各组试件进行失效形式和力学性能的对比研究,并对不同焊接电流对接头产生的影响进行探讨。结... 详细信息

分别采用压印连接和压印-点焊复合连接方式对铝锂合金AL1420进行连接,通过对拉伸-剪切试验后失效接头和得到的载荷-位移曲线进行观察和分析,对各组试件进行失效形式和力学性能的对比研究,并对不同焊接电流对接头产生的影响进行探讨。结果表明:焊接电流能有效改变压印接头性能。压印-点焊复合连接较压印连接接头断口处截面变形严重,但接头力学性能优于压印连接接头性能,并且焊接电流每增大1 k A,接头承载力以1. 05倍速率增加;压印-点焊复合连接接头较压印连接接头具有更好的能量吸收特性,并且随焊接电流的增大,能量吸收性能提高。

关键词：铝锂合金压印连接压印-点焊复合连接静力学性能