在不相似的AA6061-T6和轻钢摩擦中使用极薄的金属间层,使用半球型工具动圆接
Danilo Ambrosio1, Yoshiaki Morisada2, Kohsaku Ushioda2
1Joining and Welding Research Institute, Osaka University, Ibaraki, Osaka, 560-0047, Japan. danilo@jwri.osaka-u.ac.jp.
Scientific reports
|January 19, 2024
概括
不同的摩擦动圈接合金 (AA6061-T6) 和温钢通过控制沉入深度来实现. 这种方法可以防止缺陷,并创建纳米级的金属间层,以提高关节强度.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 制造业 工程 制造工程
- 接技术 接技术
背景情况:
- 结合不相似的材料,如合金和温钢,由于不同的材料性质,提出了重大挑战.
- 传统的接方法通常会在接口上产生易碎的金属间化合物,从而损害关节的完整性.
- 摩擦接 (FSW) 为不同材料提供了潜在的固态连接解决方案.
研究的目的:
- 调查AA6061-T6和温钢的不同摩擦圈接 (DFSLW) 的可行性和优化参数.
- 分析DFSLW关节的微结构演变和机械特性.
- 在不同材料的连接中识别和减轻常见的接缺陷.
主要方法:
- 使用一个半球工具倾向于退缩侧面的DFSLW的AA6061-T6和温和钢.
- 控制到0.1毫米的下板 (温钢) 的深度,以防止缺陷.
- 使用电子显微镜分析了关节的微观结构,并通过拉伸测试来表征机械性能.
主要成果:
- 通过精确的潜入深度控制,成功避免了诸如特征和内部空洞等关键缺陷.
- 形成了一个纳米级的金属间化合物层,因低热量产生而在Al-丰富和三元Al-Fe-Mg相之间交替.
- 实现了高机械性能,在混合区发生破裂,归因于通过薄间层加强了Al-Fe粘合.
结论:
- 优化的DFSLW工艺使用半球工具和可控制的深度是有效的加入AA6061-T6和温和钢.
- 纳米级金属间层的形成及其对Al-Fe结合的强化作用有助于高关节机械强度.
- 这种FSW方法固有的热力学现象有效地限制了金属间的生长,确保了坚固的膝关节.
