异种金属摩擦焊后电场热处理组织与扩散行为

采用电子探针线扫描等试验技术研究了强电场对T2紫铜和1Crl8Ni9Ti不锈钢摩擦焊接头焊后退火显微组织及其主要合金元素扩散行为的影响。结果表明：外加电场加快了焊合区金属的再结晶进程，提高了晶粒长大速度，增大了晶粒尺寸，且使退火孪晶数量增多，其中负电场(试件接电源负极)的作用最为明显；此外，紫铜与不锈钢摩擦焊接头焊后电场退火过程中，主要合金元素Cu与Fe在焊合区的扩散区比常规热处理时要宽，且扩散区宽度随电场强度数值的增大而增大。其中，负电场使摩擦焊接界面扩散区宽度增大更为明显。     

钛合金/纯铝异种金属摩擦焊接工艺

进行了TC4钛合金与L5纯铝异种金属的摩擦焊接工艺及其焊后回火热处理工艺研究,利用光学金相分析、扫描电镜EDX线扫描、拉伸性能及硬度的测试,探讨了TC4钛合金与L5纯铝异种焊接接头焊合区的微观组织及其力学性能.研究表明,T℃4钛合金与L5纯铝间具有良好的摩擦焊接性,焊合区无金属间化合物相生成,焊接接头强度等于或高于铝基材.经焊后回火热处理,摩擦焊接头两侧主要合金元素的扩散区宽度增大,焊合区钛合金侧的硬度值因时效作用而有所提高.     

电场对LY12CZ合金摩擦焊缝组织微观结构与力学性能的影响

采用透射电镜和扭转试验研究了外加静电场对LYl2CZ合金摩擦焊接头焊合区显微结构和力学性能的影响。结果表明，静电场提高了摩擦焊接头焊合区的合金元素固溶程度，使s′相析出数量增多，并以小尺寸弥散分布；同时，电场的激活作用降低了焊合区晶粒内的位错密度，减少了位错缠结程度，增加了位错的可动性。因而，合适的静电场可以加强摩擦焊接过程中晶界运动在协调焊合区金属塑性变形方面的作用，提高焊接接头的塑性。     

TC4钛合金与LD10铝合金感应摩擦焊接头的组织与性能

利用感应电磁场对焊接过程热与物质流动作用,改善异种金属摩擦焊接头的组织与性能。采用光学金相、扫描电镜及室温拉伸实验与对比分析的方法,研究了外加电磁场对弱磁性材料TC4钛合金与LD10铝合金摩擦焊接头焊合区的显微组织、主要合金元素扩散行为及室温力学性能的影响。结果表明:外加电磁场作用使TC4钛合金与LD10铝合金摩擦焊接头铝合金侧动态再结晶区宽度增大;同时,感应电磁场通过影响摩擦副合金材料内部电子密度状态等,促进了摩擦焊接过程中主要合金元素Al和Ti在焊合区的扩散过程,并且提高了TC4钛合金与LD10铝合金摩擦焊接头的拉伸强度。其中,外加电磁场在顶锻保压阶段的影响更为明显。     

电塑性摩擦焊接过程的动态再结晶数值模拟

摩擦焊过程中界面的塑性变形是摩擦焊的核心，中以宇航工程常用的构件材料LY12合金为研究对象，建立了电场条件下棒状试件摩擦焊的热力耦合塑性成形有限元分析模型，获得了焊接过程中焊接界面处材料的温度场、应变场、应力场、电场强度等物理参量场，并应用Yada模型建立了LY12合金摩擦焊接过程显微组织的演化模型，计算了摩擦焊接过程动态再结晶区的分布及再结晶区晶粒的尺寸，并分析研究了上述场变量对电场条件下连续驱动摩擦焊成形工艺及成形件质量的影响。     

异种合金惯性摩擦焊的研究现状

文中针对钢与其他合金、铝合金与其他合金、钛合金与其他合金、高温合金与其他合金的惯性摩擦焊的研究现状进行了阐述。主要对惯性摩擦焊的工艺参数选取、端面设计、焊前预热、焊后热处理等研究内容进行了综述。并对异种合金惯性摩擦焊存在的问题进行了分析总结。结果表明,采用合理选择工艺参数、设计不同形状的端面、添加中间过渡层、焊前预热处理、焊后热处理等方法获得强度与母材相当、焊接质量较好的接头。建议在后续的研究中,结合数值模拟对异种合金惯性摩擦焊的工艺参数及端面设计进行优化,对接头的元素分布及新相形成的种类与数量进行调控,对焊接界面金属的流动行为进行深入研究,以获得具有综合性能较好的异种合金惯性摩擦焊接头。     

铝合金/不锈钢惯性摩擦焊接头的组织特性和力学性能研究（英文）

惯性摩擦焊是一种连接异种金属理想的焊接方法,对铝合金/不锈钢采用惯性摩擦焊进行焊接,并详细研究了焊接接头的形貌、组织、界面成分和力学性能。结果表明,在惯性摩擦焊接头的界面处形成了很薄的金属间化合物(IMC)反应层,该反应层主要由Al、Fe元素组成,是富集Si元素的Fe Al3相。惯性摩擦焊接头组织由焊核区、完全动态再结晶区、热机械影响区和热影响区组成。完全动态再结晶区的晶粒尺寸小于0.1μm,它的平均宽度为5μm。接头的显微硬度(HV)最大值出现在不锈钢侧的完全动态再结晶区,其值为3958 MPa。惯性摩擦焊中,初始转速对接头的拉伸性能有显著影响。当初始转速为1200 r/min时,铝/钢惯性摩擦焊接头的最大抗拉强度为323 MPa,达到铝合金母材强度的92%。     

铝合金/不锈钢惯性摩擦焊接头的组织特性和力学性能研究

惯性摩擦焊是一种连接异种金属理想的焊接方法,对铝合金/不锈钢采用惯性摩擦焊进行焊接,并详细研究了焊接接头的形貌、组织、界面成分和力学性能。结果表明,在惯性摩擦焊接头的界面处形成了很薄的金属间化合物(IMC)反应层,该反应层主要由Al、Fe元素组成,是富集Si元素的Fe Al3相。惯性摩擦焊接头组织由焊核区、完全动态再结晶区、热机械影响区和热影响区组成。完全动态再结晶区的晶粒尺寸小于0.1μm,它的平均宽度为5μm。接头的显微硬度(HV)最大值出现在不锈钢侧的完全动态再结晶区,其值为3958 MPa。惯性摩擦焊中,初始转速对接头的拉伸性能有显著影响。当初始转速为1200 r/min时,铝/钢惯性摩擦焊接头的最大抗拉强度为323 MPa,达到铝合金母材强度的92%。     

7A04铝合金/304不锈钢连续驱动摩擦焊及焊后热处理

对7A04铝合金与304不锈钢异种材料进行了摩擦焊接试验,并对接头进行了不同温度、不同时间的退火处理.对接头飞边形貌、抗拉强度、断口形貌、金相组织、显微硬度等进行对比分析.结果表明,采用合适的工艺参数能获得形貌良好的飞边和更好的抗拉强度,焊合区的铝合金组织发生动态再结晶,晶粒细化,组织比基材更加致密,结合面两边互有元素扩散,焊合区显微硬度高于基材.经400℃×3 h退火处理的接头其抗拉强度提升明显,界面形成了不同的金属间化合物,扩散层厚度略有增加,显微硬度值有所下降.     

LY12铝合金摩擦焊接过程的电场效应

定量研究了外加强电场对LY12铝合金摩擦焊接头热影响区（HFZ）中动态再结晶区宽度与晶粒尺寸的影响，并初步探讨了其影响机制。实验结果表明，外加强电场使动态再结晶区晶粒细化、等轴性提高，超细等轴晶区亦加宽。此外，采用较高焊接压力时，电场的引入使焊接接头的动态再结晶区宽度增大10％－30％；采用中等摩擦压力施焊时，电场的作用不但使焊接接头动态再结晶区宽度明显增加，而且还影响其沿径向的分布形态，使近轴心线处的动态再结晶区宽度趋于均匀，可以推断，外加强电场可使摩擦焊接头更易发生动态再结晶，而且强电场使焊合区组织的细化与均匀化，有利于提高焊接接头性能。     

热力因素对合金元素在Ti-24Al-15Nb-1．5Mo／TC4焊接界面上扩散规律的影响

研究了2种状态的金属间化合物基合金Ti-24Al-15Nb-1．5Mo与TC4钛合金毛坯经真空电子束焊接后，锻造温度、热处理制度、变形量等热力因素以及它们的交互作用对合金元素Al，Nb，V在焊接界面上扩散规律的影响。研究发现：增加变形和提高热处理温度，可以增大原子迁移的动能，有利于提高合金元素的扩散速度，均匀焊缝显微硬度：加大变形量，有利于提高品格畸变能并细化晶粒、改变相的形态、减小相的尺寸，缩短合金元素的扩散路程。Nb在重新凝固区Ti-24Al-15Nb-1．5Mo一侧浓度高于合金的名义成分是由于在焊缝区α2→α变化时，Nb从DO19结构点阵中扩散出来，填补Al，Mo扩散后的空位，造成局部堆积所致。变形后热处理规范的不同，导致焊缝区的显微硬度不同，这与热处理过程中显微组织变化有关。     

焊后退火Al-Mg界面金属间化合物生长行为

研究了6061Al铝合金和AZ31B镁合金的搅拌摩擦搭接焊(FSLW)接头微观组织及焊后热处理过程中接头界面金属间化合物(IMC)生长行为. 结果表明,在接头界面处,金属间化合物层由连续的β-Al3Mg2(靠近铝侧)相和γ-Al12Mg17(靠近镁侧)相组成. IMC层的厚度随着时间延长或者温度的提高而增加,并且β-Al3Mg2相生长快于γ-Al12Mg17相. 整个IMC层的生长厚度与退火时间的平方根成线性关系,其生长受扩散机制影响. 随着温度从300 ℃增加到400 ℃,IMC层生长的扩散系数从2.88×10-14m2/s增加到3.67×10-13m2/s. 界面IMC层的生长激活能为82.5 kJ/mol.     

大截面铸铝-铸钢摩擦焊接接头显微分析

采用连续驱动摩擦焊技术对大截面铸铝与铸钢异种金属进行了焊接试验,通过电子探针、透射电镜、X射线衍射分析及微区硬度测试,进行了铸铝与铸钢异种金属焊接接头的显微分析.结果表明,大截面铸铝与铸钢间具有良好的摩擦焊接性;主要元素以界面为起点向对偶面扩散,Fe原子扩散距离稍小于Al原子的扩散距离;次生摩擦面对碳诱导形成碳化物;在焊缝区,既存在晶体,又存在非晶;接头焊合区两侧硬度均略高于基材.     

不同退火条件下304L不锈钢埋弧焊接头组织及性能分析

采用埋弧焊方法,进行了304L不锈钢厚板的对接试验研究.通过对焊接接头处的组织观察,并结合焊接接头的-196 ℃冲击韧性以及不同退火条件下残余应力测试,分析了埋弧焊304L不锈钢焊接接头组织和性能. 结果表明,热影响区组织为奥氏体,焊缝区则为奥氏体与少量的铁素体的复相组织;采用残余应力盲孔释放测量方法对焊接接头进行测试,随着退火温度的升高,焊缝及热影响区的残余应力得到进一步的释放;冲击试验中,热影响区-196 ℃冲击吸收能量随退火温度的升高急剧下降,焊缝区-196 ℃冲击吸收能量则呈平稳下降趋势.     

热处理对TC21钛合金线性摩擦焊接头组织与性能的影响

基于先进飞机构件研制需求,针对TC21钛合金线性摩擦焊接头,设计了3种热处理制度,开展了焊态及不同热处理状态下接头显微组织及力学性能研究. 结果表明,焊态试样的焊缝区由细化的β晶粒组成,晶内析出含有大量位错的针状马氏体,起到了位错强化作用,显微硬度相比母材明显提高,热力影响区由于次生α相发生了溶解,显微硬度相比母材有所降低. 热处理后焊接接头内的α相发生了显著变化,在高温区退火时,长时间保温导致初生条状α相长大,在低温区退火则促进了次生针状α相的析出;所有热处理后的接头进行拉伸试验后均断裂于母材区,经过双重退火的接头其焊缝区及热力影响区组织均为β转变组织+初生长条状α相 + 次生针状α相,并且各区域显微硬度基本与母材一致,组织更加均匀.