摘要: 摩擦焊是一种固态焊接方法，广泛应用于航天、航空、核能、机械、军工、汽车等各个行业。近些年高强铝合金由于其强度高，质量轻耐腐蚀等特点在摩擦焊上得到发展应用。目前国内关于铝合金摩擦焊方向的研究集中在铝合金板材的搅拌摩擦焊上，对于高强铝合金棒材的研究较少，其中摩擦焊接工艺参数中摩擦压力是影响摩擦焊的重要的影响因素，研究不同摩擦压力下的接头摩擦界面温度场及其力学性能变化对于优化焊接参数具有重要意义。

本实验采用五组不同的摩擦压力，摩擦压力分别为25Mpa、40Mpa、55Mpa、70Mpa和85Mpa，通过热电偶测出焊接过程中的温度变化数据，根据数据绘制温度变化曲线，研究该五组不同摩擦压力下温度变化规律，分析温度场分布及变化的原因，并对焊后接头进行力学性能测试。

研究结果表明，焊接试样接头摩擦界面的最高温度与摩擦压力有有关，摩擦压力越大，达到预设进给量时需要的摩擦时间越短，该试样摩擦界面的最高温度越低。摩擦界面的最高温度在520℃左右，最低温度在380℃，在较大的摩擦压力下，接头容易开裂。随摩擦压力增大，焊缝区的宽度变窄，焊缝区宽度最小值为418.3um，随摩擦压力增大，冲击吸收功增加，吸收功最大值为12.65J。接头按组织区域的不同分为焊缝区、热机影响区、热影响区和母材区。其中焊缝处由于晶粒细化的作用硬度值最高，硬度值在108HV左右，热机影响区的硬度值稍低于焊缝区的硬度值，约为103HV，热影响区的晶粒受热长大，该处区域的硬度值较低，硬度值约为90HV。

关键词 摩擦焊；温度场；摩擦压力；接头力学性能

目录

摘要

Abstract

1绪论-1

1.1课题背景-1

1.2摩擦焊技术研究现状-2

1.2.1摩擦焊温度场测量方式概述-2

1.2.2摩擦焊温度场研究现状-2

1.2.2摩擦压力对接头力学性能研究-3

1.3研究内容及意义-5

1.3.1 本课题研究意义-5

1.3.2 研究内容-5

1.3.3 研究方法-5

2 实验材料和设备-7

2.1试验材料-7

2.1.1试样尺寸形状设计-7

2.1.2接头金相试样制备-9

2.1.3冲击试样制备-10

2.2实验设备-11

3 摩擦压力对摩擦焊温度场影响-12

3.1摩擦焊界面温度测温设备-12

3.2摩擦焊界面温度测温原理-12

3.3摩擦焊界面温度测量方案-13

3.4温度测量过程-13

3.5温度测量结果及分析-14

3.5.1温度分析-14

3.5.2试样接头宏观形貌分析-15

4 摩擦压力对接头微观组织及力学性能影响-18

4.1接头显微组织观察-18

4.2摩擦压力对焊合区宽度的影响-21

4.3接头力学性能测试及分析-24

4.3.1冲击韧性实验-24

4.3.2断口形貌观察分析-26

4.2.3 试样接头硬度测试分析-28

结论-30

致谢-31

参考文献-32