隨著使用環(huán)境越來越復雜,單一材料已無法滿足需求,這就體現(xiàn)出異種金屬連接的重要性。鎂合金和鋁合金是應用最為廣泛的兩種輕量化金屬材料,但鎂和鋁易氧化,二者膨脹系數(shù)差異較大,且易反應形成脆性金屬間化合物等,這些特點都使得鎂合金和鋁合金的焊接很困難。除了必要的實驗研究以外,數(shù)值模擬技術也是一種有效的研究手段,可以在預先判斷出不同的實驗參數(shù)對實驗結果的影響。本文主要針對液態(tài)鎂(合金)壓鑄包覆固態(tài)鋁(合金)(即一種異種金屬“液固復合”工藝)中的關鍵技術開展理論和相關實驗研究,主要包括:(1)采用鋅酸鹽表面處理技術加電鍍鋅以及添加微量元素Ga的方法去除固態(tài)鋁(合金)表面的氧化膜;(2)運用流體動力學和流體體積模型來模擬計算液態(tài)鎂合金(AM60)在固態(tài)鋁合金(A390)表面上的流動,并分析不同鎂合金含量和鋁合金預熱溫度對其的影響;(3)運用有限元來模擬計算AM60/A390液固復合界面的殘余應力分布情況,并分析不同鎂合金含量和鋁合金預熱溫度對其的影響;(4)采用分子動力學研究純鎂/純鋁,液/固復合界面的原子擴散及其原子富集分布,并通過與理論計算以及實驗數(shù)據(jù)相對比,得出擴散時間以及界面厚度。主要研究結果...

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２鎂鋁發(fā)動機缸體??

?焊??？?＊?Ｉ?全－金?§?ｉ?％?｜??圖１．１汽車輕量化技術??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ?ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??由此可見，在汽車輕量化領域，鋁合金和鎂合金都有其優(yōu)缺點，因此現(xiàn)設想??如果能夠將二者進行連接，可以同時發(fā)揮出二者....

圖１．１汽車輕量化技術??

又能降低單一金屬的缺陷。首先將鎂／錯復合材料用于發(fā)動機市場的是德國寶??馬公司的Ｚ４跑車，他們將過共晶硅鋁合金作為發(fā)動機的缸套，然后在缸套外部??使用鎂合金進行鑄造來生產(chǎn)曲軸箱（圖１．２）。這種在固態(tài)鋁合金外部鑄造液態(tài)鎂合??金的工藝，則稱之為“液態(tài)復合”。寶馬公司在鋁合金缸套外....

圖１．３不同空間和時間尺度的模擬方法??

空間和時間尺寸。值得注意的是，微觀特性和宏觀特性是相互關聯(lián)的，而不是相??互獨立的，所以設法探討不同尺度的材料特性也日益受到關注。一般對材料的模??擬可以分為四個尺度，分別有與之相對應的研究對象和理論依據(jù)（如圖１．３所示：）：??１．

圖１．４表面處理對潤濕性的影響??Ｆｉ．?１．４?Ｔｈｅ?ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔ?ｏｎ?ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ??

合金表面原有的致密的氧化膜，所得的鋅層可以有效的阻止錫合金表面的二次氧??化，這會使得液態(tài)鋁合金和固態(tài)鋁合金具有更為良好的潤濕性（圖丨．４），同時滿??足所學的冶金結合（圖１．５）。鋅層的作用除了能去除氧化膜，提高潤濕性，得到??良好的冶金結合以外，還可以作為保護耐蝕保護層，使得....

本文編號：4000272