載流-攪拌摩擦焊接熱效應及其組織結構變化規律

《載流-攪拌摩擦焊接熱效應及其組織結構變化規律》是依託重慶大學，由羅鍵擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：載流-攪拌摩擦焊接熱效應及其組織結構變化規律
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：羅鍵
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

針對攪拌摩擦焊鋼的難題及改善摩擦焊接質量的需要，採用載流-攪拌摩擦焊接（RFSW）新技術，融合內生電阻熱與摩擦熱的綜合作用而形成優質接頭，開展其載流摩擦學與摩擦金屬學特性的研究。使用工藝實驗、物理模擬、數值模擬相結合宏微觀並重的研究方法，探索載流攪拌摩擦焊界面產熱行為與連線過程的核心問題，明確載流摩擦熱效應與焊縫顯微組織、相轉變、元素擴散、塑變流動、再結晶、Hall-Petch力學特徵的微觀關係，揭示載流方式、材料成分、焊縫性能、攪拌頭耗損、缺陷容忍度之間相互影響的巨觀規律，闡明載流攪拌摩擦焊接界面的力學行為、焊縫金屬塑變流動機制和接頭缺陷產生的機理，建立中高熔點金屬材料攪拌摩擦固相焊接新方法，豐富低熔點輕金屬載流攪拌摩擦焊接系統理論，為發展載流摩擦金屬學工程套用新領域奠定科學基礎。

結題摘要

攪拌摩擦焊接技術在工程套用中依然受到許多挑戰，為了解決這些科學技術難題，本課題創新地提出載流-攪拌摩擦焊接新方法，以通過融合內生電阻熱與摩擦熱的綜合作用，施加並行熱源的途徑，形成優質接頭和解決科學問題，拓寬攪拌摩擦焊接的工程套用領域。本課題首次建立了載流-攪拌摩擦焊接熱效應的數學物理模型，採用工藝實驗、數值模擬相結合的研究方法，選用鋁合金、鎂合金、不鏽鋼、碳鋼等典型材料，對比分析了常規和載流-攪拌摩擦焊接行為的熱效應、殘餘應力、疲勞性能、材料流動、微觀結構等特徵，開展了載流摩擦學與金屬學特性的研究，闡明載流攪拌摩擦焊接界面的力學行為、焊縫金屬塑變流動機制和接頭缺陷產生的機理，並且採用3D列印增材製造技術製造加工了新型結構的攪拌工具，探索了常規和載流條件下攪拌頭的耗損和使用壽命之間關係，研究發現，載流能夠改善攪拌摩擦焊縫的微觀結構和力學性能，全面提高接頭的焊接質量，擴大攪拌摩擦焊接有效工藝視窗和缺陷容忍度，減少了材料的焊接性限制和攪拌頭的磨損，延長攪拌工具的使用壽命，本研究初步建立了載流摩擦焊接基礎理論系統，為發展載流摩擦金屬學工程套用新領域奠定科學基礎。