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课题背景与意义： 搅拌摩擦焊（FSW）发明后国内外主要集中在薄板铝合金等的研究;对于厚板FSW搅拌摩擦焊接,由于加工技术难度大,过程复杂,相应的FSW工艺、温度场分布、塑性流动、微观组织、织构和机械性能等方面的研究则嫌不足;从近年来国内外的研究现状来看,有关厚板铝合金FSW的研究报道甚少,显而易见,开展铝合金搅拌摩擦焊缝沿板厚方向组织和性能不均匀性研究有重要的理论意义和学术价值。 本课题运用织构、力学性能和腐蚀电化学的相关理论方法,对搅拌摩擦焊过程中焊缝温度分布、塑性流动、微观组织演变、织构、拉伸和疲劳性能、腐蚀电化学行为等进行深入研究,探讨了铝合金搅拌摩擦焊的瞬态温度、塑性流动、组织演变和性能沿板厚方向的不均匀性,揭示了厚板搅拌摩擦焊工艺与沿板厚方向微观组织特征以及不同温度和应变速率下拉伸、低周疲劳和腐蚀电化学行为之间的关系,获得了有重要理论意义和实用价值的创新性成果。 该课题的主要创新点： （1）发现铝合金厚板搅拌摩擦焊缝沿板厚方向温度不均匀性的产生机制,阐明前进侧和后退侧峰值温度、晶粒尺寸、第二相粒子分布形貌以及拉伸性能不均匀分布的形成机理。 （2）阐明沿板厚方向塑性金属流动规律、晶粒细化机制和独特的核-多层壳结构形成的机理。 （3）揭示了搅拌摩擦焊接头分层切片不同应变速率拉伸性能与硬化行为的不均匀性,阐明了随应变速率升高接头强度降低的机制以及不同外加总应变幅分层切片低周疲劳性能不均匀性的形成机制;运用织构定量分析了接头失效位置和断裂机理。 （4）从开路电位、自腐蚀电位、腐蚀电流密度、点蚀电位和自保护电位等角度,阐明了焊核区沿板厚方向腐蚀性能不均匀性的机理;提出中性、碱性环境中焊缝材料的腐蚀机理及其影响因素。 项目的研究成果,已在某大型飞机重要的厚板铝合金构件上得到了应用。
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