【摘 要】
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搅拌摩擦焊(FSW)解决了铝合金传统的焊接工艺容易出现气孔、夹渣,并且焊接完的残余应力较大,焊缝强度较低这些缺点。在实际工程应用中,焊接结构在焊缝处的疲劳断裂往往会导致严重的后果,而疲劳断裂通常从表面开始,因此提高材料表层的性能显得尤为重要。超声冲击表面强化能使材料的表面获得良好的性能,进而提升整体力学性能,具有广泛的应用前景。本文对铝合金2024-T4 FSW的表面进行超声冲击处理。研究分析了超
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搅拌摩擦焊(FSW)解决了铝合金传统的焊接工艺容易出现气孔、夹渣,并且焊接完的残余应力较大,焊缝强度较低这些缺点。在实际工程应用中,焊接结构在焊缝处的疲劳断裂往往会导致严重的后果,而疲劳断裂通常从表面开始,因此提高材料表层的性能显得尤为重要。超声冲击表面强化能使材料的表面获得良好的性能,进而提升整体力学性能,具有广泛的应用前景。本文对铝合金2024-T4 FSW的表面进行超声冲击处理。研究分析了超声冲击表面处理对试样表层的残余应力、微观组织和显微硬度的影响。试验表明,与未处理的试样相比,超声冲击处理的试样表面会引入平均值可达263 Mpa的残余压应力;超声冲击处理的试样表层会有一层塑性变形层,深度可达50-70μm,同时使表面硬度由175 HV提升到235 HV;在室温空气条件下进行疲劳试验,对所得数据进行分析并拟合出S-N曲线,结果表明经过超声冲击处理的试样寿命是未处理的试样寿命的1.72-2倍。通过浸泡试验测得在3.5%Na Cl溶液中超声冲击处理与未处理试样的腐蚀速率,并且测出动电位极化曲线。结果表明,超声冲击处理的试样表现出了更低的腐蚀速率,呈现出均匀腐蚀的状态,且质量损失率明显小于未处理的试样,通过观察微观组织对腐蚀机理进行研究。分别对室温空气下和3.5%Na Cl溶液中对超声冲击处理与未处理的试样进行了中值寿命区域的疲劳寿命测试,在空气中的超声冲击处理的试样平均寿命是未处理试样平均寿命的1.74倍,在3.5%Na Cl溶液中中超声冲击的试样平均寿命是未处理试样平均寿命的2倍。通过使用扫描电子显微镜观察断口,对超声冲击表面强化的提升机理做进一步分析。
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