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JMST:山大武傳松課題組在鋁/鎂異質(zhì)合金結(jié)合界面行為研究方面取得新進(jìn)展

來源:山大視點(diǎn)      2022-11-08
導(dǎo)讀:近日,山東大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院武傳松教授課題組在鋁/鎂異質(zhì)合金攪拌摩擦焊接結(jié)合界面演變行為研究方面取得新進(jìn)展,相關(guān)研究成果以“Evolution of microstructures and intermetallic compounds at bonding interface in friction stir welding of dissimilar Al/Mg alloys with/without ultrasonic assistance”為題,發(fā)表于材料科學(xué)領(lǐng)域國際頂級期刊Journal of Materials Science and Technology(簡寫JMST)。材料學(xué)院博士研究生趙俊杰為該文第一作者,武傳松教授為通訊作者,山東大學(xué)為唯一完成單位。

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用于透射電鏡表征的取樣位置示意圖

鋁合金與鎂合金在輕量化運(yùn)載器具制造中的混合應(yīng)用,既能充分利用這兩種輕質(zhì)材料各自的優(yōu)點(diǎn),又能滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對節(jié)能減排越來越嚴(yán)格的要求。由于鋁合金和鎂合金的晶體結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性能存在很大的差異,實(shí)現(xiàn)鋁/鎂異質(zhì)合金高質(zhì)量焊接是一個(gè)挑戰(zhàn)。武傳松教授課題組研發(fā)了超聲振動(dòng)強(qiáng)化攪拌摩擦焊接新工藝(UVeFSW),實(shí)現(xiàn)了鋁合金和鎂合金的高質(zhì)量固相連接。利用“急?!?液氮冷卻技術(shù)獲得了匙孔周圍的試樣;對結(jié)合界面材料在圍繞攪拌針?biāo)苄粤鲃?dòng)過程中Al/Mg結(jié)合界面的微觀結(jié)構(gòu)和金屬間化合物(IMCs)的演變過程進(jìn)行了深入的表征和分析,探討了超聲振動(dòng)在整個(gè)過程中的作用機(jī)理。

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UVeFSW接頭結(jié)合界面位置D3的透射電鏡和能譜檢測結(jié)果

研究結(jié)果表明,鋁/鎂異質(zhì)合金攪拌摩擦焊接過程中,Al/Mg材料發(fā)生機(jī)械鎖合,并在界面或其附近形成細(xì)小的條帶。這些條帶與周圍的基體反應(yīng)形成IMCs并實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合。在界面材料在后退側(cè)圍繞攪拌針?biāo)苄粤鲃?dòng)過程中,Al/Mg界面為復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)(IMC+Mg+IMC+Al)。當(dāng)材料在攪拌頭后方沉積之后,界面變?yōu)榫哂袃蓚€(gè)亞層(β+γ)的IMCs層,其厚度約為(220+170)nm。施加超聲振動(dòng)時(shí),上述多層界面結(jié)構(gòu)僅出現(xiàn)在材料圍繞攪拌針流動(dòng)的中間階段;當(dāng)材料在攪拌針后側(cè)開始沉積時(shí),兩個(gè)亞層(β+γ)的IMCs厚度約為(125+155)nm。這表明在材料開始沉積的位置,超聲振動(dòng)對IMCs生成和長大發(fā)揮了抑制作用。結(jié)合超聲振動(dòng)對焊核區(qū)晶粒組織演變、鋁合金基體中沉淀相的演變和位錯(cuò)密度的影響,揭示了超聲振動(dòng)抑制IMCs長大的機(jī)理。研究結(jié)果為優(yōu)化鋁/鎂異質(zhì)合金UVeFSW工藝參數(shù)和實(shí)現(xiàn)接頭組織與性能的調(diào)控提供了理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

JMST是中科院分區(qū)的一區(qū)TOP期刊,在全球79種冶金科學(xué)與工程SCI收錄期刊中排名第二,影響因子10.319。JMST編輯部公布的稿件總體錄用率僅為7%。

本項(xiàng)研究工作得到了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的資助。

論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1005030222007058

參考資料:https://www.view.sdu.edu.cn/info/1021/171617.htm


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