Dissimilar friction welding of titanium alloy and stainless steel and its welding principle elucidation for spinal fixation application
脊柱固定应用钛合金与不锈钢异种摩擦焊及其焊接原理阐明
基本信息
- 批准号:20K05169
- 负责人:
- 金额:$ 2.75万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
- 财政年份:2020
- 资助国家:日本
- 起止时间:2020-04-01 至 2022-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
In the last step, we have found that high shear strain rate between two materials and high temperature rising rate would cause the formation of harmful mechanically mixed layers during friction welding (FW) of Ti-6Al-4V (Ti64) and SUS316L, hence significantly deteriorating the joint quality. Rotation speed reduction (to 100 rpm) and liquid CO2 cooling were then adopted to reduce the shear strain rate and temperature rising rate. As a result, the mechanically mixed layer formation was effectively suppressed, and the joint quality was successfully improved.Based on these findings, an ultralow rotation speed with a proper high friction pressure were adopted in this step in order to eliminate the liquid CO2 cooling process. The ultralow rotation speed of 40 rpm provided a low temperature rising rate and a low peripheral velocity corresponding to a low shear strain rate between faying surfaces, hence suppressing the formation of harmful mechanically mixed layers and associated cracks. The proper high friction pressure of 450 MPa produced a proper welding temperature that produced a thin and strong intermetallic compound layer while avoiding interface cracking. Furthermore, the proper high friction pressure worked to guarantee a sufficient faying surface deformation on SUS316L to sufficiently reduce surface roughness, break oxide layers and create fresh surfaces. Finally, a Ti64/SUS316L FW joint with superior quality was successfully fabricated in a simpler way using ultralow rotation speed and proper high friction pressure, without using liquid CO2 cooling.
在最后一步中,我们发现两种材料和高温升高速率之间的高剪切应变速率将导致在TI-6AL-4V(TI64)和SUS316L的摩擦焊接(FW)和SUS316L期间形成有害的机械混合层,因此显着地降低了关节质量。然后采用旋转速度降低(至100 rpm)和液体二氧化碳冷却,以降低剪切应变速率和温度升高速率。结果,机械混合层的形成得到了有效抑制,并成功提高了关节质量。基于这些发现,在此步骤中采用了具有适当高摩擦压力的超低旋转速度,以消除液体CO2冷却过程。 40 rpm的超低旋转速度提供了低温上升速率和低的外围速度,对应于Faying表面之间的低剪切应变速率,因此抑制了有害机械混合层和相关裂纹的形成。 450 MPa的适当高摩擦压力产生了适当的焊接温度,在避免界面开裂的同时,产生了薄而强的金属间化合物。此外,适当的高摩擦压力可确保SUS316L的足够fay表面变形,以充分降低表面粗糙度,破裂氧化物层并产生新鲜的表面。最后,使用超低旋转速度和适当的高摩擦压力成功地制造了具有优质质量的TI64/SUS316L FW接头,而无需使用液体CO2冷却。
项目成果
期刊论文数量(37)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Dissimilar friction stir welding of pure Ti and carbon fiber reinforced plastic
纯钛与碳纤维增强塑料异种材料搅拌摩擦焊
- DOI:
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Jeong-won Choi;Yoshiaki Morisada;Huihong Liu;Kohsaku Ushioda;Hidetoshi Fujii;Kimiaki Nagatsuka;Kazuhiro Nakata
- 通讯作者:Kazuhiro Nakata
Superplastic deformation mechanism of the friction stir processed fully lamellar Ti-6Al-4V alloy
- DOI:10.1016/j.msea.2020.139390
- 发表时间:2020-05
- 期刊:
- 影响因子:6.4
- 作者:Wenjing Zhang;Huihong Liu;H. Ding;H. Fujii
- 通讯作者:Wenjing Zhang;Huihong Liu;H. Ding;H. Fujii
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- DOI:
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:劉 恢弘;宮垣 徹也;釜井 正善;馬 運五;麻 寧緒;藤井 英俊
- 通讯作者:藤井 英俊
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- DOI:
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Katagiri Nobuyuki;Shimokawa Daisuke;Suzuki Takayuki;Kousai Masahito;Iritani Eiji;劉 恢弘,宮垣 徹也,釜井 正善,馬 運五,麻 寧緒,藤井 英俊
- 通讯作者:劉 恢弘,宮垣 徹也,釜井 正善,馬 運五,麻 寧緒,藤井 英俊
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