【摘 要】
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金属部件的机械连接孔在服役过程中不可避免地出现尺寸超差,进而影响飞机等结构的服役安全性与可靠性。适用于机械超差孔修复的径向增材搅拌摩擦修复（Radialadditive Friction Stir Repairing,R-AFSR）技术由搅拌摩擦焊演变而来,具有热应力小、修复强度高、绿色无污染等优点,但在高强铝合金修复方面尚缺乏研究。本文以2024铝合金超差孔为研究对象,对比分析有、无超声振动作用
【基金项目】
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“国家自然科学基金”（51874201）； “广东特支计划”（2019TQ05C752）；
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金属部件的机械连接孔在服役过程中不可避免地出现尺寸超差,进而影响飞机等结构的服役安全性与可靠性。适用于机械超差孔修复的径向增材搅拌摩擦修复（Radialadditive Friction Stir Repairing,R-AFSR）技术由搅拌摩擦焊演变而来,具有热应力小、修复强度高、绿色无污染等优点,但在高强铝合金修复方面尚缺乏研究。本文以2024铝合金超差孔为研究对象,对比分析有、无超声振动作用下修复孔的成形特征与力学性能,进而揭示超声振动在R-AFSR过程的增效机制。R-AFSR过程中,搅拌针扎透水平的填充材料（Filling Material,FM）与母材（Base Material,BM）间界面（简写为FM/BM界面）的方式利于避免竖直FM/BM界面底部出现弱连接缺陷;与圆柱形填充材料相比,“圆台形”填充材料可抑制FM与BM间研磨,使连续宽大的超细晶带转变为不连续的丝状超细晶带。在R-AFSR过程中辅以超声振动会增强搅拌区的材料流动以及FM/BM界面两侧的材料混合,进而增大搅拌区的面积、细化及均匀化搅拌区的晶粒;促进FM/BM界面的原子扩散速度,进而强化固相冶金效果。R-AFSR过程的超声振动利于提高修复孔力学性能并扩宽修复工艺窗口。超声辅助R-AFSR得到的2024铝合金修复孔最大拉伸、压剪强度达到297.3 MPa和214.5 MPa,比R-AFSR工艺提高5.5%和3.7%,分别达到了标准机械孔的94.0%和98.6%。修复孔的拉伸断口分布有大量的韧窝,为韧性断裂特征;压剪断口分布有大量撕裂棱和撕裂型韧窝,为韧-脆混合断裂特征。
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