论文部分内容阅读
搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing FSP)是由美国密苏里大学Mishra等人于1999年提出的一种全新的金属表面固相加工技术,加工原理来源于英国焊接研究所于1991年发明的搅拌摩擦焊(FSW)。FSP根据被加工区域深度的不同,分为整体FSP(The Volume FSP,简称VFSP)和表面FSP(The Surface FSP,简称SFSP)。加工过程通过搅拌头对加工区域内母材的剧烈塑性变形、混合及破碎作用,实现金属工件微观组织的细化、均匀化和致密化。FSP可实现铝合金的微结构改性,在细化晶粒的同时,明显提高其强度、硬度、耐蚀性及获得超塑性。本文通过二维搅拌摩擦焊系统对7A60铝合金进行搅拌摩擦加工试验,通过数值模拟和试验相结合的方法进行研究。通过温度场模拟,研究不同加工参数下温度场的分布规律及加工过程出现的峰值温度,并对加工参数进行了优化；通过试验、微观组织分析及力学性能测试,验证不同加工参数对材料组织性能的改善作用,并借助相关测试手段从微观角度解释了性能改善的机理。模拟研究结果表明：随着进给速度变大,峰值温度总趋势变小；随着旋转速度变大,加工过程峰值温度变大。旋转速度对温度的影响比进给速度要明显；ω/v在5.3-8之间获得了合理的温度分布。试验研究结果表明：加工后的材料晶粒相比母材明显变小,由于特殊的热循环规律,原来已经长大的动态再结晶晶粒不再发生长大,最终得到晶粒细小、第二相分布均匀的组织。4≠≠样(600r/min ×80mm/min)中心硬度最高,大小为159.0HV；3#样(600r/minx 100mm/min)中心硬度最低,大小为137.8HV,硬度最高的4#样同时拉伸强度也最高,大小为364.7MPa,超过母材27.1%,3#样拉伸强度最低,为310.9MPa,但也超过母材强度的8.3%。研究工作进一步深入了对FSP工艺的探索,拓宽了7A60铝合金改性工艺,为7A60铝合金的应用提供了研究依据,同时为提高构件材料的整体强度提供了参考。