Page 163 - 《应用声学》2024年第6期

第 43 卷 第 6 期 许龙等： 低温环境下超声自冲铆接头力学性能 1339

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100 µm 30 µm 100 µm
(a) SAAଌ݀ல԰ॎ᠂ (b) SAAଌ݀ல԰ॎ᠂ (c) USAAଌ݀ல԰ॎ᠂

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80 µm 80 µm 80 µm

(d) USAAଌ݀ல԰ॎ᠂ (e) USAAଌ݀ல԰ॎ᠂ (f) USAAଌ݀ல԰ॎ᠂
图 6 低温下两组接头 SEM 微观形貌
Fig. 6 Micromorphology of two groups of joints SEM at low temperature
低温下的 USAA 接头呈现出板断、钉断和拉脱 了深入的分析。论文的主要结论可归纳如下：
多种失效形式。对于板材断裂的失效形式，观察 (1) 无论在常温与低温下，USAA 接头的峰值
图 6(c) 可得，断口处的 SEM 图像呈海浪状形貌，这 载荷、失效位移与能量吸收等力学性能参数都高于
也是因为在低温下材料的脆性增加，板材断裂形式 SAA接头，说明超声焊接有效地提高了SPR接头的
变为脆断，呈现出脆性断裂形貌。图 6(d) 为低温下 静力学性能。
USAA 接头钉断处的宏观图像，其微观断口呈现一 (2) USAA 接头在低温环境下出现了板断、钉
种沿晶断裂形貌，这可能是由于超声焊接作用时产 断和拉脱等多种失效形式，说明在低温环境下
生大量热量，导致铆钉的脆性增加，出现脆状断口。 USAA 接头的稳定性有所降低。
图 6(e) 中低温下 USAA 的拉脱失效与图 6(a)SEM (3) 常温下在 SAA 接头与 USAA 接头断口处
图像相似，呈现出脆性的拉脱失效。同时，图 6(f) 都观察到大量韧窝，说明常温下接头发生了塑性失
中观察到USAA接头上的白色焊痕，对其进行SEM 效；低温下SAA接头与USAA接头断口都呈典型的
扫描分析，观察到金属熔融态形貌，出现了明显的冶 脆性断裂形貌，说明接头在低温下出现了脆性失效。
金连接，也说明了超声金属焊接在接头上形成了牢 (4) 在USAA接头上发现了白色组织，同时，在
固的超声固相焊，实现了材料原子间键合，增强了接 微观层面观察到超声固相焊的焊痕，说明超声焊接
头内锁。 在SPR接头内部实现了冶金连接。

3 结论
参 考 文 献
本文为探究低温环境下超声金属焊接对 SPR
接头力学性能的影响，选用 5A06 铝合金制备 SPR [1] 赵伦, 何晓聪, 张先炼, 等. TA1 钛合金自冲铆接头力学性能
接头和 USPR 接头，在不同温度下进行静拉伸实验， 及微动行为 [J]. 材料导报, 2018, 32(20): 3579–3583.
Zhao Lun, He Xiaocong, Zhang Xianlian, et al. Mechani-
对比分析了各组接头的成型质量、力学性能及失效
cal performance and fretting behavior of self-piercing riv-
形式，并通过SEM对各组接头断口在微观层面进行 eted joint of TA1 titanium alloy[J]. Materials Reports,