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船用铝/钢异种金属复合接头焊接工艺及机理研究
| 论文题名： | 船用铝/钢异种金属复合接头焊接工艺及机理研究 |
| 关键词： | 船舶制造;异种金属;复合接头;搅拌摩擦焊;旁路分流MIG电弧焊;力学性能 |
| 摘要： | 随着船舶装备的多样化以及船舶制造业的现代化发展，为实现船舶性能的进一步提升，采用轻合金来代替钢材作为上层建筑或非承力结构件的材料，以达到减轻船舶质量，降低重心，提升稳性的目的。铝合金因其物理性能的优越性以及常见性，被优先考虑为钢的替代材料，但由于铝/钢之间其固有性能的差异性，传统方式的直接熔化焊接无法实现可靠连接，而爆炸焊的方式虽然接头性能可靠，但其成本过于高昂。因此，实现铝/钢的经济性可靠连接，对提升船舶性能具有重要的意义。 针对铝/钢异种金属的可靠连接问题，本文提出了一种新形式的过渡接头，采用旁路分流MIG电弧焊工艺在镀锌钢板表面堆覆一层铝合金，然后采用搅拌摩擦焊，将铝合金板与铝合金堆覆层通过搭接的形式连接在一起，最终得到铝-铝-钢多层复合过渡接头。并对该新工艺方法进行工艺试验，得到不同参数下的过渡接头，对其进行力学性能测试，探究影响接头强度的主要因素与影响规律，分析接头界面层的成分组成，研究化合物分布规律与对接头性能的影响，验证该工艺方法的可行性。 通过试验，得到了成形良好的复合接头，对接头进行拉伸性能测试，在母材处发生韧性断裂，接头抗拉强度超过了母材。除了母材处的断裂以外，还发生了HOOK钩缺陷断裂、铝/钢界面层断裂和铝/铝界面层断裂，这些都是焊接工艺中缺陷带来的不理想的结果。对铝/钢界面层断口的XRD分析可以看出，以FeAl、Fe2Al3、Fe3Al为主的Al-Fe脆性化合物，是降低接头韧性的主要原因。 通过对该接头焊接工艺方法的研究，可以验证该工艺方法制作铝/钢复合接头的可行性，得到了性能优良的复合接头，为实现生产应用提供了理论指导和技术支撑。 |
| 作者： | 尹晨豪 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 苗玉刚;封小松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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