中间层材料对Ti/Al异种金属搅拌摩擦焊组织性能影响

以3mm厚2A14铝合金和TC4钛合金为试验材料,分别添加0.05mmZn和Ni箔片,研究了不同工艺参数下Zn和Ni对接头微观组织、力学性能的影响。试验结果表明：当添加中间层Zn时,在旋转速度为375r/min、焊接速度为75mm/min时,接头抗拉强度达到最大值237.3MPa,为铝合金母材拉伸强度的56.7%。同样参数下,添加中间层Ni后,能显著减少接头中脆性相TiAl₃,接头抗拉强度最大值提高到285.3MPa,达到铝合金母材抗拉强度的68％,接头断裂方式呈脆性+韧性混合型断裂。     

工艺参数对Ti/Zn/Al异种金属搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

以3 mm厚2A14铝合金和TC4钛合金为对接材料,0.05 mm厚Zn薄片为中间层材料进行搅拌摩擦焊对接。研究了不同焊接参数对钛/铝异种金属搅拌摩擦焊对接接头宏观形貌、微观组织、力学性能的影响。结果表明:当焊接速度为75 mm/min,旋转速度为375~950 r/min,偏移量2.5 mm时,均可获得表面成形良好的焊接接头。但随着旋转速度的增加,焊缝表面粗糙度先减小后增大,而对接接头抗拉强度逐渐降低;当旋转速度为600 r/min,焊接速度从60mm/min增大到95 mm/min时,焊缝的飞边逐渐减少。当旋转速度为375 r/min,焊接速度为75 mm/min,偏移量2.5 mm时,抗拉强度达到最大值237.3 MPa,达铝合金母材抗拉强度的56.7%。     

工艺参数对Ti/Al异种金属搅拌摩擦焊接头抗拉强度的影响

采用搅拌摩擦焊对3 mm厚TC4钛合金和2A14铝合金进行对接焊接,研究了搅拌头旋转速度、焊接速度和搅拌针偏移量(搅拌针中心线偏向铝合金母材后离母材对接面的距离)对焊接接头抗拉强度的影响规律。偏移量为1mm时,焊接接头容易产生裂纹、强度极低,增加偏移量有利于提高接头抗拉强度,偏移量为2.5 mm时,接头强度最高可达348 MPa。搅拌头旋转速度固定为800 r/min、偏移量固定为2.5 mm时,接头抗拉强度随焊接速度的增大先增大后减小,当焊接速度为40 mm/min时,接头的最高抗拉强度为335 MPa。当焊接速度固定为60 mm/min、偏移量为2.5 mm时,接头抗拉强度随旋转速度的增大先增大后减小,旋转速度为700 r/min时,接头的最高抗拉强度为348 MPa,达到铝合金母材强度的82.5%。     

机床用铝合金/不锈钢的异质搅拌摩擦焊工艺

采用不同工艺参数下的搅拌摩擦焊对接焊方法,进行了机床用6063铝合金/304L不锈钢的异质焊接试验,并进行了接头的X光无损检测以及显微组织和力学性能测试。结果表明,搅拌头旋转速度500~650 r/min、焊接速度155~185 mm/min时可获得良好的焊接接头;接头抗拉强度可达139 MPa,达到6063铝合金母材抗拉强度的67%,达到304L不锈钢母材抗拉强度的17%。搅拌头旋转速度优选550 r/min、焊接速度优选180 mm/min。     

异种铝合金搅拌摩擦焊工艺研究

以厚度为5 mm的铸造铝合金ZL114和变形铝合金6061为研究对象进行搅拌摩擦焊对接试验,设计正交试验研究了焊接参数对ZL114/6061异种铝合金搅拌摩擦焊接头形貌和力学性能的影响。结果表明,搅拌头转速对焊接接头强度影响最大,搅拌头行走速度次之,下压量影响最小。当搅拌头转速为1 200 r/min、行走速度为200 mm/s、下压量为0.1 mm时可获得较好焊接接头性能,接头平均抗拉强度为285 MPa,达到母材强度的89%以上,接头伸长率为9.17%,达到母材伸长率的54%以上;焊核区晶粒呈细小分布,热力影响区晶粒呈细长分布,硬度最低。焊接接头拉伸断裂形式呈现韧-脆混合断裂。     

基于田口法的高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊接工艺优化

超高旋转速度搅拌摩擦焊借助超高旋转速度摩擦热量实现了薄板高硅铝合金的连接,这一方法大大降低了搅拌摩擦焊接的轴向力,减小了焊接变形,对焊接薄板铝合金具有独特的优势。文中以焊缝成形质量和焊接接头抗拉强度作为响应值,基于田口法对影响焊接质量的主要焊接工艺参数(旋转速度、焊接速度和下压量)进行试验设计,优化高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊工艺。结果表明,焊接速度和下压量是显著影响因素,最优焊接工艺参数焊接速度为60 cm/min,旋转速度为14 000 r/min,下压量为1.8 mm。这一工艺条件下高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊接接头的最大抗拉强度为129 MPa,达到母材高硅铝合金抗拉强度的97%。     

焊接速度对5083铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用搅拌摩擦焊对3 mm厚的5083-O态铝合金板材进行焊接,在搅拌头转速为800 r/min、焊接速度为60~300 mm/min的条件下,考察了接头的外观形貌、微观组织和力学性能。当焊接速度为60~150 mm/min时,均能获得外表平整、内部无缺陷的焊接接头。当焊接速度为200~300 mm/min时,接头出现了孔洞缺陷。从焊缝中心到两边分别为搅拌区、热力影响区、热影响区和母材区,搅拌区由于动态再结晶产生了细小的等轴晶,硬度比母材高。焊接速度为60mm/min时获得的接头抗拉强度为316MPa,断后伸长率为21.2%,通过断口分析,接头断口存在大量细小的韧窝和解理平面,为韧性和脆性混合型断裂。     

6063铝合金搅拌摩擦接头力学性能及组织分析

采用搅拌摩擦焊对6063铝合金进行了对接焊试验,借助光学显微镜、扫描电镜、万能拉伸机对焊接接头的显微组织和力学性能进行了分析。结果表明:当旋转速度为880 r/min,焊接速度在60~105 mm/min范围变化,其他参数一定时,均能获得成型美观、性能良好的对接接头;当焊接速度为80 mm/min时,接头的抗拉强度最高,为212.7MPa,达到母材强度的74.9%;焊缝的整体断裂形式为以韧性断裂为主的韧/脆混合型断裂。     

6061铝合金薄板FSW接头组织和力学性能分析

利用搅拌摩擦焊(FSW)技术对1 mm厚的6061-T6铝合金薄板进行拼焊,研究FSW工艺参数对焊接头组织和力学性能影响。结果显示,FSW工艺参数对接头的金相组织和力学性能有显著影响。最佳焊接工艺参数为搅拌头旋转速度为15000 r/min,搅拌头前进速度为300 mm/min,其获得的接头抗拉强度为247 MPa,达到母材的74.8%;伸长率为5.3%,达到母材的41.1%。     

7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能研究

利用搅拌摩擦焊方法对7075铝合金板进行焊接,探讨了焊接速度和搅拌头旋转速度等焊接工艺参数对焊缝成形及接头力学性能的影响,并对焊接接头的显微组织进行了分析.结果表明:采用搅拌摩擦焊焊接7075铝合金时,焊接接头具有较好抗拉性能.当旋转速度为750r/min、焊接速度为95 mm/min时,焊接接头的强度最高,达到母材抗拉强度(487 MPa)的97.4％,并且其伸长率也较高(为3.1％);当旋转速度为950 r/min、焊接速度为150 mm/min时焊接接头的伸长率最好,为4.7％.总体上看,焊接接头的伸长率和母材相比较低.     

基于田口法的高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊接工艺优化

超高旋转速度搅拌摩擦焊借助超高旋转速度摩擦热量实现了薄板高硅铝合金的连接,这一方法大大降低了搅拌摩擦焊接的轴向力,减小了焊接变形,对焊接薄板铝合金具有独特的优势。文中以焊缝成形质量和焊接接头抗拉强度作为响应值,基于田口法对影响焊接质量的主要焊接工艺参数(旋转速度、焊接速度和下压量)进行试验设计,优化高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊工艺。结果表明,焊接速度和下压量是显著影响因素,最优焊接工艺参数焊接速度为60 cm/min,旋转速度为14 000 r/min,下压量为1.8 mm。这一工艺条件下高硅铝合金超高旋转速度搅拌摩擦焊接接头的最大抗拉强度为129 MPa,达到母材高硅铝合金抗拉强度的97%。     

6061铝合金厚板搅拌摩擦焊工艺研究

对30 mm的6061-T651铝合金厚板开展了搅拌摩擦焊工艺研究,探讨了不同的旋转速度、焊接速度及热处理工艺对铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响。研究结果表明,6061-T651铝合金厚板焊缝飞边较小,表面纹路清晰,厚度减薄量较小;焊缝区域材料密实,未发现明显的未焊透、内部孔洞、隧道等焊接缺陷。当焊接旋转速度为385 r/min,焊接速度为150 mm/min时,搅拌摩擦焊接头的抗拉强度最高,为203 MPa,达到母材抗拉强度的70%;热处理后其抗拉强度为285 MPa,达到母材抗拉强度的98.4%,接近等强匹配。热处理提高了焊接接头的抗拉强度和冲击性能,对接头的弯曲性能影响较小。     

焊后热处理对高强铝合金搅拌摩擦焊接头的影响

对航空用厚5 mm的7075铝合金搅拌摩擦焊试样热处理前后的焊缝微观组织及性能进行研究.结果表明:当搅拌头旋转速度为600 r/min、焊接速度为60 mm/min时,接头抗拉强度达到381 MPa,是母材强度的84.6%;焊核区由6～7μm等轴晶组成;经热处理后接头抗拉强度达到415 MPa;硬度的最低处在前进侧热机影响区:断口的微观形貌具有强化相的韧窝特征,且断裂儿乎发生在前进侧的热机影响区;7075铝合金搅拌摩擦焊接头的薄弱点在热机影响区.     

7050铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织及力学性能分析

采用搅拌摩擦焊焊接厚12 mm的7050铝合金,分析接头的微观组织和力学性能。研究结果表明,焊核区由于热循环作用形成细小的等轴再结晶组织;热机影响区受机械和热的双重作用组织发生了较大程度的变形,在热循环的作用下发生回复反应;热影响区仅受热循环的作用,组织稍微有粗化现象。力学试验表明:旋转速度400r/min、焊接速度180mm/min时,接头的抗拉强度可以达到391 MPa,为母材的77%;焊接速度200 mm/min,旋转速度450 r/min时,接头的抗拉强度可以达到376 MPa,为母材的74%。断口形貌分析显示,接头断裂模式为穿晶和沿晶混合型断裂。     

6005A-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

采用双轴肩搅拌摩擦焊接方法对4.5 mm厚6005A-T6铝合金型材在较高焊接速度下进行了对接试验。结果表明,较高的焊接速度下仍可获得外观及性能优良的接头,但易出现隧道型缺陷及裂纹缺陷。在试验参数下,接头性能与WP(焊接速度与搅拌头旋转速度的比值)有密切关系:接头抗拉强度随着WP值的增大基本呈现先增大后减小的趋势,在搅拌头转速为1 400 r/min以及焊接速度为1 400 mm/min时获得强度较高的接头,其抗拉强度为231 MPa,是母材强度的77%。断口扫描结果显示,在试验参数下,接头断裂方式随着WP值的增大由塑性断裂逐渐变为包含沿晶断裂、韧性断裂、解理断裂的混合型断裂。     

5052铝合金薄板搅拌摩擦焊接头组织和力学性能研究

采用搅拌摩擦焊方法对2.2 mm厚的5052-H32铝合金薄板进行焊接,并对焊接接头进行了显微组织观察、拉伸性能及显微硬度测试.结果表明:其焊接接头晶粒明显细化,力学性能显著提高.当搅拌头旋转速度为700 r/min、焊接速度为150 mm/min时,焊接接头的抗拉强度达到215MPa,超出母材(198 MPa)9％,屈服强度达到120MPa,超出母材(86 MPa)39％,接头硬度达到72 HV,超出母材(61 HV)约18％.     

大厚度2219铝合金搅拌摩擦焊组织和性能及工程因素分析

针对22 mm厚的2219铝合金，首先设计了2219铝合金搅拌摩擦焊的专用搅拌工具，进行了2219铝合金搅拌摩擦对接试验，获得了成形良好、性能优良的焊接接头。研究了不同装配间隙及错边量对2219铝合金搅拌摩擦焊接头的力学性能的影响。结果表明，在转速为300～450 r/min、焊接速度为100～150 mm/min时，接头可划分为焊核区、热力影响区、热影响区及母材；其中，焊核区组织均为细小的等轴晶；接头的显微硬度呈U形分布，最低显微硬度位于热力影响区，最高显微硬度位于母材区；接头的平均抗拉强度为341 MPa，为母材的74%，接头的断后伸长率为6.1%；焊接接头均断裂于热力影响区，呈韧性断裂。此外，随着装配间隙的增加，接头的抗拉强度逐渐降低；相反，随着错边量的增加，接头的抗拉强度呈先增加后降低的趋势；装配间隙为1 mm、错边量为1.5 mm时，接头无缺陷，具有最优的力学性能。     

高锌铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能

采用不同焊接工艺参数对6 mm厚稀土Er微合金化的高Zn铝合金进行了搅拌摩擦焊试验,研究了不同焊接速度对焊缝各区域组织和力学性能的影响。结果表明:焊核区晶粒尺寸随焊接速度的增加而逐渐减小;热影响区和热机影响区交界处硬度值最低,是焊接接头的薄弱环节。焊接接头存在异常的大梯度组织变化,在三种焊接速度下获得的焊接接头强度损失均较为严重,当搅拌头转速为350 r/min、焊接速度为50 mm/min时,抗拉强度和伸长率分别为459 MPa和9.4%,伸长率比母材横向增加96%,断口分析表明为韧性断裂。     

焊接参数对7A04铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能的影响

采用不同的焊接参数对3 mm厚7A04铝合金板进行焊接,并对接头的组织、沉淀相、力学性能及断口形貌进行了分析. 结果表明,焊核区组织发生动态再结晶,形成细小的等轴晶粒,热影响区晶粒发生明显粗化. TEM分析结果显示,经搅拌摩擦焊后,焊核区部分沉淀相溶解. 焊核区晶粒尺寸随焊接速度增大而减小. 当焊接速度为120 mm/min,旋转速度为800 r/min时,接头强度达到最大值 454.2 MPa,为母材的95%,断后伸长率为3.97%,为母材的70%. 硬度测试显示搅拌摩擦焊接头发生软化,焊缝区域硬度低于母材,硬度值最低点出现在热影响区;拉伸断口形貌SEM图像表明接头断裂方式为韧性和脆性混合型断裂.     

7075铝合金搅拌摩擦焊研究

使用搅拌摩擦焊对8mm厚的7075-T7351铝合金进行了单道平板对接。结果表明,在工艺参数为搅拌头旋转速度为1180r/min、焊接速度为37.5mm/min时,可获得较好的接头,抗拉强度达到390MPa,是母材强度的78%;7075-T7351铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织为典型的搅拌摩擦焊接头组织,焊核区为细小的等轴晶,晶粒大小为6~7μm,母材组织中的强化相在此区域消失;接头显微硬度值分布趋势沿焊缝中心两侧基本对称,热机影响区-热影响区过渡区及焊核区硬度低于母材,是焊件的薄弱环节。