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第1章　绪论 1

1.1　搅拌摩擦焊接原理 1

1.2　搅拌摩擦焊接特点 1

1.3　接头形式及焊接材料 3

1.4　搅拌摩擦焊接专利许可与授权 6

1.5　搅拌摩擦焊接技术应用 8

1.5.1　搅拌摩擦焊接技术在造船业的应用 8

1.5.2　搅拌摩擦焊接技术在铁道车辆制造上的应用 10

1.5.3　搅拌摩擦焊接技术在飞机制造业的应用 11

1.5.4　搅拌摩擦焊接技术在航天制造业的应用 14

1.5.5　搅拌摩擦焊接技术在其他工业方面的应用 17

1.6　搅拌摩擦焊接技术的常用术语 18

1.7　小结 19

第2章　搅拌头与搅拌摩擦焊接设备 20

2.1　搅拌头的研制与开发 20

2.1.1　搅拌头的构成 20

2.1.2　搅拌头材料选择 21

2.1.3　搅拌头形状设计 28

2.1.4 工程用常见搅拌头 37

2.1.5　搅拌头的改进措施 39

2.2　搅拌摩擦焊接设备 40

2.2.1　搅拌摩擦焊接设备分类 40

2.2.2　搅拌摩擦焊接设备结构 43

2.2.3　常见搅拌摩擦焊接设备简介 53

2.3　小结 59

第3章　铝合金搅拌摩擦焊接工艺 60

3.1　焊接工艺参数 60

3.1.1　搅拌头旋转速度 60

3.1.2　焊接速度 67

3.1.3　焊接压力 77

3.1.4　焊接线能量 78

3.1.5 焊接扭矩和焊接能量 83

3.2　影响焊接接头性能的工程因素 86

3.2.1　焊接间隙 87

3.2.2　板厚差 88

3.2.3　板材表面处理状态 90

3.2.4　搅拌头偏移量 91

3.3　理想的参数规范 93

3.3.1　旋转速度与焊接速度参数范围 93

3.3.2　焊接装配范围 98

3.3.3　铝合金常用焊接规范 102

3.4　小结 103

第4章　铝合金搅拌摩擦焊接接头组织及力学性能 104

4.1　搅拌摩擦焊接接头组织 104

4.1.1　焊缝外观形貌 104

4.1.2　搅拌摩擦焊接接头宏观组织 104

4.1.3　搅拌摩擦焊接接头微观组织 109

4.2　铝合金搅拌摩擦焊接接头力学性能 117

4.2.1　铝合金搅拌摩擦焊接接头性能优势 117

4.2.2　常见搅拌摩擦焊接接头力学性能 119

4.2.3　接头力学性能各层异性 123

4.3　接头显微硬度 127

4.3.1　典型铝合金搅拌摩擦焊接接头显微硬度 127

4.3.2　焊接工艺参数对接头显微硬度的影响 133

4.3.3　接头显微硬度的各层异性 134

4.4　接头断口分析 137

4.5　小结 144

第5章　搅拌摩擦焊接缺陷定义及分类 145

5.1　表面缺陷 145

5.1.1 飞边 145

5.1.2　匙孔 147

5.1.3　表面下凹 147

5.1.4　毛刺 148

5.1.5　起皮 150

5.1.6 背部粘连 151

5.1.7　表面犁沟 152

5.1.8　背部间隙 153

5.2　内部缺陷 154

5.2.1　未焊透缺陷 155

5.2.2　弱结合缺陷 156

5.2.3　孔洞型缺陷 158

5.2.4　结合面氧化物残留 162

5.3　搅拌摩擦焊接接头缺陷产生机理 163

5.4　小结 167

第6章　搅拌摩擦焊接接头缺陷检测技术 168

6.1　剖切检查 169

6.2　X射线无损检测 169

6.2.1　X射线无损检测原理 169

6.2.2　X射线无损检测特点 171

6.2.3　X射线无损检测实例 172

6.3　超声波反射法无损检测 173

6.3.1　常规超声波检测及实例 173

6.3.2　变角度超声波无损检测及实例 177

6.3.3　超声波检测特点 181

6.4　相控阵超声波无损检测 181

6.4.1　相控阵超声波无损检测与传统超声波检测技术的区别 182

6.4.2　相控阵超声波无损检测技术的基本原理 183

6.4.3　相控阵超声波声束扫描模式 184

6.4.4　相控阵超声波无损检测技术特点 186

6.4.5　相控阵超声波无损检测设备 187

6.4.6　相控阵超声波无损检测技术应用实例 188

6.5　小结 191

第7章　搅拌摩擦焊接接头缺陷修补技术 192

7.1　搅拌摩擦补焊 192

7.2　摩擦塞补焊 194

7.2.1　摩擦塞补焊原理 194

7.2.2　摩擦塞补焊分类 196

7.2.3　摩擦塞补焊工艺 197

7.2.4　摩擦塞补焊接头组织 206

7.2.5　摩擦塞补焊在搅拌摩擦焊接接头缺陷修补中的应用 209

7.2.6　摩擦塞补焊缺陷与防止措施 211

7.3　小结 214

第8章　搅拌摩擦焊接温度场 215

8.1　搅拌摩擦焊接温度场检测 216

8.1.1　焊接材料种类对温度场的影响 216

8.1.2　焊接材料厚度对温度场的影响 219

8.1.3 工艺参数对温度场的影响 222

8.2　搅拌摩擦焊接过程温度场数值模拟 222

8.2.1　不考虑搅拌针产热的热源模型 223

8.2.2　考虑搅拌针产热的热源模型 226

8.3　小结 240

第9章　搅拌摩擦焊缝金属流动试验及数值模拟 241

9.1　焊缝金属流动试验 241

9.1.1　异种材料焊接 241

9.1.2　急停技术 244

9.1.3　嵌入标记材料 245

9.1.4　典型铝合金搅拌摩擦焊缝金属流动实例 250

9.2　搅拌摩擦焊缝金属流动数值模拟 258

9.2.1　数值模拟简介 258

9.2.2　典型铝合金搅拌摩擦焊缝金属流动数值模拟 262

9.3　小结 266

第10章　搅拌摩擦焊接技术的发展 267

10.1　高熔点金属的搅拌摩擦焊接技术 267

10.1.1　搅拌头材料选择 268

10.1.2　搅拌头结构设计 272

10.1.3　焊接设备要求 275

10.1.4　典型高熔点金属搅拌摩擦焊接 275

10.2　复合热源搅拌摩擦焊接技术 284

10.2.1 以激光为辅助热源的复合搅拌摩擦焊接技术 284

10.2.2 以等离子弧为辅助热源的复合搅拌摩擦焊接技术 286

10.3　搅拌摩擦点焊 288

10.3.1　搅拌摩擦点焊的基本原理 289

10.3.2　搅拌摩擦点焊特点 292

10.3.3　搅拌摩擦点焊工艺 294

10.3.4　搅拌摩擦点焊焊接设备 306

10.3.5　搅拌摩擦点焊技术的应用 310

10.4　小结 312

参考文献 313