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镁合金与铝合金超声辅助连接技术的研究进展及发展趋势
1
作者
杜文玉
王延
+3 位作者
周弋凇
谢旭峰
钟韬
胡红军
《精密成形工程》
北大核心
2025年第9期45-59,共15页
聚焦于7类代表性技术:超声波点焊(USW)、超声辅助瞬态液相连接(U-TLP)、超声辅助摩擦搅拌焊接(UAFSW)、超声振动辅助电弧焊(UAW)、超声辅助钎焊、超声辅助铆接及超声黏接,系统综述了超声辅助连接技术在镁/铝(Mg/Al)异质材料连接领域的...
聚焦于7类代表性技术:超声波点焊(USW)、超声辅助瞬态液相连接(U-TLP)、超声辅助摩擦搅拌焊接(UAFSW)、超声振动辅助电弧焊(UAW)、超声辅助钎焊、超声辅助铆接及超声黏接,系统综述了超声辅助连接技术在镁/铝(Mg/Al)异质材料连接领域的研究进展与发展趋势。深入分析结果表明,超声振动通过多重核心机制显著提升了接头质量,包括改善材料塑性流动、抑制脆性金属间化合物(IMCs)的形成、增强界面机械互锁效应、细化晶粒组织以及破碎表面氧化膜。研究明确指出,关键工艺参数对界面特性具有决定性影响:焊接能量(如USW中约1000J达到强度峰值)、中间层设计(如采用Zn/Ag箔可有效抑制Al12Mg17等有害IMCs)以及超声参数(振幅、频率、时间)共同调控着界面IMCs层的厚度与均匀性。得益于超声振动对塑性变形和元素扩散的促进作用,接头力学性能得到显著优化,例如U-TLP接头剪切强度可达95.3 MPa,并有效延长了疲劳寿命。然而,当前该技术仍面临若干挑战:焊接参数适配性与优化不足、界面稳定性受限、在动态服役环境(如腐蚀、高温)下的性能研究薄弱以及工业化应用存在瓶颈。未来研究需着力于:深化超声场-热力场等多物理场的耦合作用机制研究,开发智能化的工艺参数调控系统,并积极拓展其在航空航天、汽车轻量化等领域的工程应用。
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关键词
Mg/Al合金
超声辅助连接
摩擦搅拌焊接
超声波点焊
焊接
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职称材料
Mg/Al合金复合材料成形与制备:优势、挑战与突破方向
2
作者
谢旭峰
周弋凇
+4 位作者
赵健行
王延
钟韬
胡红军
马相
《精密成形工程》
北大核心
2025年第10期1-20,共20页
轻量化技术对推动运输行业节能减排有着重要作用,双金属复合材料在该领域潜力巨大。其中Mg/Al复合材料因镁合金和铝合金的独特优势而备受关注,但存在硬脆相金属间化合物影响结合强度的问题,提升其结合强度成为研究热点。本文综述了国内...
轻量化技术对推动运输行业节能减排有着重要作用,双金属复合材料在该领域潜力巨大。其中Mg/Al复合材料因镁合金和铝合金的独特优势而备受关注,但存在硬脆相金属间化合物影响结合强度的问题,提升其结合强度成为研究热点。本文综述了国内外Mg/Al复合材料制备方法包括焊接、铸造、轧制和挤压等的研究进展,指出不同工艺下扩散层结构和金属间化合物的形成效果有所不同。为提高结合强度,研究主要集中在添加合金元素和工艺优化两方面。在各连接工艺中添加合金元素如Zn、Ni、Ag等能有效改善基体力学性能,但也可能引入新的问题,如硬度降低、引发应力集中和断裂韧性降低等。在工艺优化方面,超声波振动辅助工艺在焊接和铸造中展现出显著优势,能细化晶粒、抑制金属间化合物生长、优化界面结构,提高材料的剪切强度、硬度和韧性,但对挤压工艺的研究较少。此外,本文总结了超声波振动对Mg和Al合金本身的微观组织和力学性能的积极影响,指出了超声波振动辅助技术当前面临的挑战,并对其优化方向和发展前景进行了展望。
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关键词
Mg/Al复合材料
轻量化技术
超声波振动辅助
挤压剪切工艺
结合强度
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职称材料
题名
镁合金与铝合金超声辅助连接技术的研究进展及发展趋势
1
作者
杜文玉
王延
周弋凇
谢旭峰
钟韬
胡红军
机构
重庆理工
大学
材料
科学与工程学院
南宁职业技术大学轻合金材料技术与燃料电池研究院
出处
《精密成形工程》
北大核心
2025年第9期45-59,共15页
基金
重庆市自然科学基金(CSTB2023NSCQ-MSX0079)
湖南大学整车先进设计制造技术全国重点实验室开放基金(82315001)
重庆理工大学研究生创新项目(gzlcx20252028)。
文摘
聚焦于7类代表性技术:超声波点焊(USW)、超声辅助瞬态液相连接(U-TLP)、超声辅助摩擦搅拌焊接(UAFSW)、超声振动辅助电弧焊(UAW)、超声辅助钎焊、超声辅助铆接及超声黏接,系统综述了超声辅助连接技术在镁/铝(Mg/Al)异质材料连接领域的研究进展与发展趋势。深入分析结果表明,超声振动通过多重核心机制显著提升了接头质量,包括改善材料塑性流动、抑制脆性金属间化合物(IMCs)的形成、增强界面机械互锁效应、细化晶粒组织以及破碎表面氧化膜。研究明确指出,关键工艺参数对界面特性具有决定性影响:焊接能量(如USW中约1000J达到强度峰值)、中间层设计(如采用Zn/Ag箔可有效抑制Al12Mg17等有害IMCs)以及超声参数(振幅、频率、时间)共同调控着界面IMCs层的厚度与均匀性。得益于超声振动对塑性变形和元素扩散的促进作用,接头力学性能得到显著优化,例如U-TLP接头剪切强度可达95.3 MPa,并有效延长了疲劳寿命。然而,当前该技术仍面临若干挑战:焊接参数适配性与优化不足、界面稳定性受限、在动态服役环境(如腐蚀、高温)下的性能研究薄弱以及工业化应用存在瓶颈。未来研究需着力于:深化超声场-热力场等多物理场的耦合作用机制研究,开发智能化的工艺参数调控系统,并积极拓展其在航空航天、汽车轻量化等领域的工程应用。
关键词
Mg/Al合金
超声辅助连接
摩擦搅拌焊接
超声波点焊
焊接
Keywords
Mg/Al alloys
ultrasonic-assisted joining
friction stir welding
ultrasonic spot welding
welding
分类号
TG456.9 [金属学及工艺—焊接]
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职称材料
题名
Mg/Al合金复合材料成形与制备:优势、挑战与突破方向
2
作者
谢旭峰
周弋凇
赵健行
王延
钟韬
胡红军
马相
机构
重庆理工
大学
材料
科学与工程学院
南宁职业技术大学轻合金材料技术与燃料电池研究院
挪威科技工业
研究院
出处
《精密成形工程》
北大核心
2025年第10期1-20,共20页
基金
重庆市教委科学技术研究项目重大项目(KJZD-M202501105)
广西高校中青年教师科研基础能力提升项目(2025KY1333)。
文摘
轻量化技术对推动运输行业节能减排有着重要作用,双金属复合材料在该领域潜力巨大。其中Mg/Al复合材料因镁合金和铝合金的独特优势而备受关注,但存在硬脆相金属间化合物影响结合强度的问题,提升其结合强度成为研究热点。本文综述了国内外Mg/Al复合材料制备方法包括焊接、铸造、轧制和挤压等的研究进展,指出不同工艺下扩散层结构和金属间化合物的形成效果有所不同。为提高结合强度,研究主要集中在添加合金元素和工艺优化两方面。在各连接工艺中添加合金元素如Zn、Ni、Ag等能有效改善基体力学性能,但也可能引入新的问题,如硬度降低、引发应力集中和断裂韧性降低等。在工艺优化方面,超声波振动辅助工艺在焊接和铸造中展现出显著优势,能细化晶粒、抑制金属间化合物生长、优化界面结构,提高材料的剪切强度、硬度和韧性,但对挤压工艺的研究较少。此外,本文总结了超声波振动对Mg和Al合金本身的微观组织和力学性能的积极影响,指出了超声波振动辅助技术当前面临的挑战,并对其优化方向和发展前景进行了展望。
关键词
Mg/Al复合材料
轻量化技术
超声波振动辅助
挤压剪切工艺
结合强度
Keywords
Mg/Al composite materials
lightweight technology
ultrasonic vibration assisted
extrusion shear process
bonding strength
分类号
TB331 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
镁合金与铝合金超声辅助连接技术的研究进展及发展趋势
杜文玉
王延
周弋凇
谢旭峰
钟韬
胡红军
《精密成形工程》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
Mg/Al合金复合材料成形与制备:优势、挑战与突破方向
谢旭峰
周弋凇
赵健行
王延
钟韬
胡红军
马相
《精密成形工程》
北大核心
2025
0
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职称材料
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