【摘 要】
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本研究进行了 4 mm厚Al-40Cu-xEr合金和Al-Er合金、纯Cu搅拌摩擦焊实验,通过研究,揭示了添加Er元素对铜铝搅拌摩擦焊组织演变和力学性能的变化规律,优化了工艺参数和Er添加量,获得良好的搅拌摩擦焊焊缝。首先研究Er、Gd元素添加量对Al-40Cu合金的铸态组织形貌的影响。在Al-40Cu过共晶合金中添加稀土元素Er能够有效细化初生Al2Cu相,添加Gd元素虽然同样能够细化初生Al2
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本研究进行了 4 mm厚Al-40Cu-xEr合金和Al-Er合金、纯Cu搅拌摩擦焊实验,通过研究,揭示了添加Er元素对铜铝搅拌摩擦焊组织演变和力学性能的变化规律,优化了工艺参数和Er添加量,获得良好的搅拌摩擦焊焊缝。首先研究Er、Gd元素添加量对Al-40Cu合金的铸态组织形貌的影响。在Al-40Cu过共晶合金中添加稀土元素Er能够有效细化初生Al2Cu相,添加Gd元素虽然同样能够细化初生Al2Cu相,但细化效果对比Er元素较差,且初生Al2Cu相的体积分数没有明显变化。加入0.7%的Er元素能够使平均晶粒尺寸从Al-40Cu合金的105 μm减小到约30μm,初生Al2Cu相体积分数显著减少,并改善了 Al2Cu相的形貌,由粗大的针片状细化为不规则胞状。硬脆的Al-40Cu-xEr合金在焊接速度为5 mm·min-1,转速2000 r·min-1下可以获得表面成形良好的FSW焊缝。在焊核区晶粒发生动态再结晶,待焊母材中的Al2Cu相和共晶组织转变为细小的等轴晶组织。Al-40Cu-0.7Er合金搅拌摩擦焊焊缝的抗拉强度为14.7 MPa。添加的Er元素会阻止动态再结晶晶粒长大,动态再结晶晶粒尺寸减小,并且Al/Cu界面处的Al2Cu-Al4Cu9层变得连续且均匀。在相同工艺参数下,Al-1.4Er合金与纯Cu搅拌摩擦焊焊缝的抗拉强度和延伸率最大,抗拉强度为约82 MPa,延伸率约5%.
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