1。3。2超声振动辅助搅拌摩擦焊的研究进展

1。4热管研究概述

热管技术是1960年以后开始涌现出的一种新型传热工具，它比其他任何金属的导热能力都要好很多，而且在传热时不需要外部作用力[31]，虽然其在很多的领域中也有所应用，但是在搅拌摩擦焊上的应用与研究却很少，我们希望能够充分利用热管的高效传热的特性，探究热管/超声耦合对搅拌摩擦焊的影响。

1。4。1热管的工作原理

热管是由管壳、吸热芯、端盖三个部分组成的，在热管内部充入沸点低、易挥发的液体，管壁内部是由毛细多孔材料组成的吸液芯[31]。热管可分为三段，受热段、绝热段、放热段，其结构如图1-4所示。热管在工作时，受热段是与热源材料相接触的，热管吸收的热量在经过管壁时发生了一系列的变化，毛细管中的液体迅速蒸发，释放大量的热量变为气态，在高压作用下被挤压到冷凝端，重新凝结成液体，然后，液体靠毛细多孔材料的作用流回蒸发端[32]，这一过程是循环往复的且循环的速度非常快，从而很好的解释了热管在不需外力作用就能传热的特性。绝热段的作用主要有两个方面：首先是作为流体循环的通道，其次是分隔热源和冷源。传热段也有两种用途：第一在热量传输时进行隔热，第二减少液体流动时的热量损失。

图1-4热管工作原理示意图

1。4。2热管的特性

(1)导热性高

热管内部主要靠液体的汽、液间的转换进行传热，由于阻力很小[31]，因此导热能力非常好。当然，导热能力也是相对于其他金属而言的，在各种因素的干扰下，热管也会有传热极限。

(2)等温性好

热管内部压力很大，蒸汽处于饱和状态，当其由蒸发端向冷凝端流动的过程中所经历的压力差也是非常小的。

(3)热流密度可变

通过改变热管的受热段或者放热段的加热面积，在很小的加热面积上输入大量热量，在很大的冷却面积上输出热量[33]，这样就能够轻松的改变热流面密度了。

(4)热流方向可逆

由于热管的循环动力是由内部的毛细多孔材料提供的，因此对于外部的装置要求较小，受热段和放热段并不是固定不变的，在传热时，只需要规定受热的一端为受热段即可。

(5)温度可控

热管的热阻是会随着外部加热温度而发生改变，冷凝端的热阻会随着加热量的增加而降低，当热管加热量变化很大时，此时蒸汽温度基本不变，进而实现控制温度的目标。

(6)适应性好

热管的形状可以根据需要进行设计，对于其应用范围也没有限制。

1。4。3热管辅助焊接技术的研究现状

1。5本文主要研究内容及其创新性

(1) 试验是以AZ31镁合金为母材，在确定最佳焊接工艺参数后，进行焊接试验。在搅拌摩擦焊的基础上引入超声振动，利用超声振动的机械振动能量，能够有效的改善焊接缺陷，提高焊缝的塑性流场，减小焊缝在焊接时的变形程度。

(2)同时利用热管/超声协同辅助搅拌摩擦焊进行焊接，实现对焊接过程的主动控制，从而得到最优的工艺效果。 

(3)对在不同工艺条件下得到的焊接接头进行性能测试，依据试验结果分析热管以及超声对焊接接头组织的影响以及对接头弱连接的改善状况。

本次试验的创新性在于将超声和热管耦合，一起对搅拌摩擦焊进行辅助焊接，这在国内的研究中是很少的，我们期望能够通过此次试验对搅拌摩擦焊“弱连接”的演变规律进行清晰的观察与探究。

第二章 实验部分