摘 要摘 要本文以AZ31镁合金为研究对象，基于镁合金板和铜箔叠层试验对超声协同搅拌摩擦焊焊接接头中的塑性流动进行观察与研究，并结合金相试验和硬度试验进一步探究超声振动对搅拌摩擦焊的组织和性能的影响。超声系统搅拌摩擦焊塑性流场试验结果表明在焊缝横截面上，搅拌区的金属流动被分为3个区域。在前进侧的金属一部分从向下往上流动，另一部分随搅拌头的轴肩的下压力向下流动；后退侧的金属一部分堆积挤压进入后退侧，另一部分金属随搅拌头的轴肩平行流动到后退侧。在焊缝纵截面上，焊缝被分为受轴肩影响的表面流动区，流动轨迹发生变化的中间过渡区，受搅拌针影响的竖直流动区以及受搅拌针端部影响的挤压流动区。各个区域由于金属受到的作用条件不同，发生不同的金属流动。硬度试验表明加入超声振动后的焊接接头搅拌区的硬度明显提高，说明超声振动的施加不仅可以强化塑性流场，在塑性流动更加充分的前提下，接头性能也得到提升。金相试验表明加入超声振动后焊后金属的晶粒度等级明显提高，说明超声振动可以有效的细化晶粒，使得焊核区的晶粒更为细化，并且分布也更加均匀。关键词超声振动；搅拌摩擦焊；塑性流场；叠层试验Abstract
Key words：Friction stir welding; plastic flow field; ultrasonic vibration; stacking test目 录
第一章 绪 论 1
1.1 引言 1
1.2 镁合金 1
1.2.1 镁合金的性能 1
1.2.2 镁合金的应用 2
1.3 搅拌摩擦焊 2
1.3.1 搅拌摩擦焊的原理 2
1.3.2 搅拌摩擦焊的应用 3
1.3.3 搅拌摩擦焊的特点 3
1.4 热源辅助搅拌摩擦焊的研究现状 4
1.4.1 感应热辅助搅拌摩擦焊 5
1.4.2 电弧辅助搅拌摩擦焊 5
1.4.3 激光辅助搅拌摩擦焊 5
1.4.4 电流辅助搅拌摩擦焊 6
1.4.5 超声辅助搅拌摩擦焊 6
1.5 镁合金搅拌摩擦焊的研究现状 8
1.6 搅拌摩擦焊中的塑性流场 8
1.6.1 国
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
内外研究方法与进展 8
1.6.2 塑性流场的影响因素 9
1.7 研究目的和内容 10
1.7.1 研究目的 10
第二章 试验材料、设备和方法 11
2.1 试验材料和设备 11
2.1.1 试验用镁合金板材 11
2.1.2 搅拌摩擦焊机 11
2.1.3 试验用搅拌头 11
2.1.4 工件夹具设计 12
2.1.5 超声振动设备 13
2.2 试验方法 14
2.2.1 焊接试验 14
2.2.2 金相实验 15
2.2.3 硬度试验 16
第三章 厚度方向上塑性材料的流场规律 17
3.1 引言 17
3.2 超声搅拌摩擦焊流场规律 17
3.2.1 垂直焊缝厚度方向的流场规律 17
3.2.2 平行焊缝厚度方向的流场规律 21
3.3 超声振动对塑性流场的改善 22
3.4 本章小结 23
第四章 搅拌摩擦焊接头组织和性能评定 24
4.1 引言 24
4.2 焊缝表面形貌对比 24
4.3 搅拌摩擦焊接头微观组织对比 25
4.4 搅拌摩擦焊焊接接头显微硬度测试 26
4.4.1 显微硬度试验方案 26
4.4.2 显微硬度实验结果与讨论 27
4.5 本章小结 29
结论 30
致谢 31
参考文献 32
第一章 绪 论
1.1 引言
当前镁合金之间的连接方式仍然主要有MIG焊接和铆接，但都有很大的缺陷。一方面铆接的使用可靠性差，接头强度低，另一方面，熔化焊后焊缝中晶粒较为粗大，并且存在气孔、热裂纹等的缺陷，严重阻碍了镁合金的推广应用。如今，渐渐发展起来的搅拌摩擦焊技术有着焊件力学性能好、焊后应力变形小等特点，十分适合焊接铝镁合金等有色金属，因此，镁合金搅拌摩擦焊已经得到国内外的广泛重视[1]。
1.2 镁合金
镁合金作为新一代轻质合金，有着比刚度高、导热性好、密度小等其他金属无法比拟的优势。目前镁合金在航空、汽车等领域得到了大量应用。据测算，若每辆汽车使用70kg镁合金替代原来的材料，CO2的排放量将减少30% [2]。
1.2.1 镁合金的性能[3]
镁合金的密度和纯镁的密度（1.738gcm3）相比而言稍高，为1.741.85gcm3，和铝合金相比更低，只有铝合金的36%，是现代最为常用的钢铁密度的1/4,比锌合金低70%左右，因而其比刚度、强度很高。镁合金是目前世界上最轻的结构材料，若采用镁合金来代替现代最为常用的钢铁作为结构材料，则可以大幅度减轻结构件的重量，并同时减少制造钢铁时的大量污染物排放，是航空航天和交通运输工具轻量化的良好材料；
镁合金的比弹性模量与合金钢、高强度铝合金类似，因此镁合金同样也可以用来制造刚性好的整体构件。同时，镁合金的焊接性能和抗疲劳性能也十分适合代替钢结构实现建造；
镁合金受外力作用时能使应力分布更为均匀，是因为镁合金的弹性模量较低，能有效的避免过高的应力集中；
镁及其合金在高温和常温下表现出一定的塑性，因此可以用压力加工的方法获得各种规格的管材、型材、棒材、锻件、模锻件和板材以及压铸件、粉材和冲压件；
镁合金十分适合于切削，因为镁合金具有优良的切削加工性能，并且镁合金在切削时具有较高的稳定性，使得铸件的铸造和加工尺寸精度高
1.2.2 镁合金的应用
随着镁合金成形技术的不断发展和推广应用，镁合金压铸结构件越发广泛地应用于汽车、通讯电子、航空航天、家电等，其消费比例将达到60%以上[4]。
汽车领域：
由于镁合金是轻质金属，且具有低惯性等特点，一般用于制造汽车上的座椅骨架，方向盘、仪表盘、离合器壳体、托架、缸体等，几乎汽车上每个部位，都存在镁合金的身影，随着技术的发展，将会有更多的零部件采用镁合金制造。
笔记本电脑外壳：

原文链接：http://www.jxszl.com/hxycl/jscl/77528.html