搅拌摩擦焊焊接速度对AZ31镁合金焊接接头性能的影响

选用单板搅拌摩擦焊方法对AZ31镁合金进行焊接试验,利用光学显微分析、微观硬度分析、拉伸性能测试等方法,对焊接接头的微观组织和力学性能进行研究。结果表明,搅拌摩擦焊对AZ31镁合金焊接接头有明显的细化晶粒效果,且焊缝区硬度分布也随晶粒尺寸的降低而呈逐渐升高的趋势。经搅拌摩擦焊后,AZ31镁合金抗拉强度明显提高。     

AZ91/LZ91异种合金搅拌摩擦焊接头的显微组织与力学性能

对AZ91和LZ91镁合金进行了异种材料搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)试验。利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、拉伸设备和硬度计,研究了搅拌摩擦焊接头的显微组织、相组成及力学性能。结果表明,采用搅拌摩擦焊得到的AZ91和LZ91焊缝无缺陷。AZ91母材与焊核区交界处存在一层厚约3μm的金属间化合物。接头拉伸断裂于LZ91母材处,接头的抗拉强度和屈服强度分别达到118.3、54.3 MPa。LZ91前进侧轴肩摩擦区的硬度最低,焊核区的组织经历塑性变形和动态再结晶,出现大量细化的晶粒,使得其硬度提高。     

磁场频率对AZ91合金焊接接头直接时效的组织和性能的影响

对AZ91镁合金板进行钨极氩弧焊（TIG）,并在焊接过程中施加了不同频率纵向交流磁场,焊后对焊接接头直接进行了时效处理,并和焊后固溶时效处理方式进行了对比。结果表明：随着磁场频率的增加,AZ91镁合金焊接接头经直接时效处理后,焊缝中的β-Mg17Al12相由连续状析出形态变成非连续状析出,其组织形态与焊后固溶时效相比,β-Mg17Al12相较粗大且数量减少;并随着磁场频率增加,直接时效后的焊接接头析出β-Mg17Al12相先变得均匀细小后又变得粗大,其接头的力学性能先变好后变差,而焊接接头的抗电化学腐蚀性先减小后增大。与固溶时效相比,直接时效后接头的力学性能较差,但耐腐蚀性能更好。     

搅拌摩擦加工铸态AZ31镁合金组织与性能研究

采用搅拌摩擦加工技术对铸态AZ31镁合金进行单道次加工,研究加工区域的微观组织和力学性能。结果表明：搅拌摩擦加工过程中,材料发生了剧烈的塑性变形,粗大的β-Mg17Al12相显著破碎,形成细小、均匀的再结晶组织。XRD分析表明,搅拌摩擦加工导致大量的β相固溶到镁合金基体中,产生固溶强化作用。搅拌摩擦加工后的试样平均HV硬度值为810 MPa,高于铸态AZ31镁合金的硬度值,抗拉强度比铸态AZ31镁合金提高43 MPa,延伸率提高4.3%,拉伸断口表现为微孔聚合剪切断裂特征。     

激光电弧热源复合模式对301L不锈钢焊接接头性能的弱化机制

激光电弧复合焊在传统的激光填丝焊基础上加入了电弧形成复合热源,导致电弧区产生热量积累,造成焊缝晶粒粗大,并弱化了焊接接头的强度和断后伸长率,促使焊接结构的服役安全性能大幅降低. 通过建立三维熔池温度模型及力学性能分析阐明了激光与电弧协同热作用对焊接接头强度和断后伸长率的影响规律. 结合焊缝的晶粒尺寸、晶界取向差分布、织构强度从微观晶体学角度揭示了焊接接头强度和断后伸长率的弱化机制. 结果表明,电弧介入促使复合热源产生热积累,降低熔池温度梯度,强化了晶粒的择优取向生长及织构强度,导致接头各向异性,从而使焊接接头的断后伸长率降低2%. 较低的温度梯度会延长熔池冷却时间,促使晶粒长大和大角度晶界减少,不利于阻碍位错滑移,导致焊接接头平均屈服强度降低35 MPa,极限抗拉强度降低66 MPa. 并且随着焊接电流的升高,熔池高温停留时间延长,接头晶粒及织构强度增大,接头强度和断后伸长率继续降低.     

AZ91镁合金焊接接头组织及力学行为分析

采用TIG焊对5 mm厚的AZ91镁合金板材进行焊接,利用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及拉伸试验机等试验设备进行检测、试验,研究不同焊接电流对接头显微组织与性能的影响规律.结果表明,焊缝区由基体α-Mg和附集于晶界的β-Al12Mg17两相组成;随着焊接电流的增加,焊缝晶粒组织逐渐粗化,同时易产生裂纹等缺陷,使接头力学性能降低.当焊接电流为100 A时,接头的抗拉强度达到最佳,其抗拉强度为252 MPa,断后伸长率6.9%.     

2219铝合金搅拌摩擦焊和固溶处理的工序顺序研究

对5 mm厚的2219-O态铝合金板进行先超声辅助搅拌摩擦焊(UAFSW)后固溶和先固溶后超声搅拌摩擦焊的对比试验。结果表明,先UAFSW后固溶得到的焊缝宏观洋葱环形貌消失,焊核区和热机影响区的分界限变得不再清晰,焊核区晶粒粗化严重,力学性能出现明显的下降。与先固溶后UAFSW的接头拉伸性能(抗拉强度271.22 MPa,伸长率8.15%)相比,先UAFSW后固溶的接头拉伸性能明显降低,强度为193.71 MPa,只有2219-O铝合金固溶后母材强度的60.46%,伸长率仅为2.83%。通过拉伸断口电镜形貌可以看出,先固溶后UAFSW接头的断口韧窝更大更深,撕裂棱更多,其韧性明显好于先UAFSW后固溶的接头。     

7A19铝合金搅拌摩擦焊组织性能分析

研究了不同焊接规范参数对退火态和T6态7A19铝合金搅拌摩擦焊接头的金相组织、硬度分布及力学性能影响.结果表明,7A19铝合金的搅拌摩擦焊焊接性能良好.焊缝金相致密无缺陷,焊核区的微观组织是无方向性的、细小的等轴晶粒,热影响区晶粒被拉长.焊缝区硬度分布均匀,与母材相比没有明显的下降.热影响区是接头的脆弱区,接头拉伸强度随着焊接热输入的降低而增加.采用合适的焊接参数,7A19铝合金在退火态下进行焊接,接头效率能达到母材的89.6％,断后伸长率为8.7％;在T6态下进行焊接,接头效率能达到母材的85％,断后伸长率为6.7％.     

热输入对AZ91D镁合金TIG焊接头微观组织及力学性能的影响

以AZ31镁合金焊丝为填充材料,采用TIG焊工艺对AZ91D镁合金板进行焊接,研究了热输入对接头焊缝区域微观组织及力学性能的影响。结果表明:当热输入较小时,焊缝未熔透、成形差;随着热输入增加,焊缝成形良好,接头焊缝处的晶粒逐渐增大,网状的β-Mg_(17)Al_(12)析出相减少,弥散分布的β-Mg_(17)Al_(12)析出相增多。当焊接电流为110 A时,接头具有最大抗拉强度213 MPa。     

磁场作用下AZ91镁合金焊接接头固溶时效后的组织与性能

在外加纵向交流磁场作用下,对AZ91镁合金板进行钨极氩弧焊(TIG),并对焊接接头固溶时效处理后的组织性能进行了分析。结果表明,固溶时效后,AZ91镁合金焊接接头组织由基体α-Mg和β-Al12Mg17两相组成,大量β-Mg17Al12相弥散析出。随磁场电流增加,焊接接头晶粒先细小后粗大;磁场电流为1.5 A时,晶粒最为细小,大量β-Mg17Al12相在晶界晶内弥散析出,接头显微硬度、抗拉强度和塑性最好,耐蚀性最差。     

搅拌摩擦焊焊后高温振荡热处理组织及机理分析

针对2219-O铝合金搅拌摩擦焊接头焊点热处理过程中易出现异常晶粒(AGG)长大现象的问题,对焊接接头进行高温振荡固溶热处理,并对热处理前后的接头微观组织进行了分析。结果表明,搅拌摩擦焊形成的焊缝热稳定性较差,晶粒较容易再热长大,常规热处理晶粒尺寸达毫米级;围绕固溶温度下限作高温振荡固溶热处理能够有效地抑制粗大晶粒的产生,当温度振荡幅度大于90℃,焊核晶粒为直径约20μm的细晶。     

高碳含铜TWIP钢TIG焊接头组织与性能

通过单向拉伸试验、显微组织观察、X射线衍射(XRD)和硬度测试对比研究了Fe-20Mn-3Cu-1.38C TWIP钢钨极氩弧焊(TIG)焊接接头固溶处理前后的组织和力学性能. 结果表明,固溶处理前焊缝组织为特定取向的柱状晶,整个焊缝组织晶粒粗大且分布着密集的颗粒状碳化物,热影响区(HAZ)在晶界有大量碳化物析出;固溶处理后,焊缝组织变为等轴晶,碳化物被完全固溶,焊接接头抗拉强度由953 MPa降为870 MPa,断后伸长率由41.85%提高至66.35%,低于母材性能(抗拉强度1 100 MPa,断后伸长率92.25%),但相比固溶处理前,综合力学性能显著提高;两种拉伸试样均断在热影响区,为典型韧性断裂.     

焊后热处理对6063-T6铝合金搅拌摩擦焊组织性能的影响

采用固溶、时效、固溶+时效3种不同热处理方式对4 mm搅拌摩擦焊接头进行了热处理试验,结果表明:固溶使焊接接头组织粗大,接头强度及塑性降低。时效对接头的微观形貌没有明显的影响,其强度升高,伸长率降低;固溶及时效后,接头微观形貌与固溶态一致,其强度和伸长率升高;固溶后硬度降低,时效及固溶+时效后硬度均升高。     

不同焊接方法下AZ31B镁合金焊接接头组织性能研究

针对3 mm厚的AZ31B镁合金分别进行了MIG焊、 FSW焊和CMT焊对接试验,对3种焊接方法下焊接接头的组织和力学性能进行了对比分析。结果表明, CMT焊焊接接头的抗拉强度和显微硬度比MIG焊、 FSW焊焊接接头的抗拉强度和显微硬度高;拉伸时CMT焊焊接接头断裂在母材,而MIG焊、 FSW焊焊接接头断裂在焊接接头。CMT焊有大量小颗粒状的第二相β-Al12Mg17, MIG焊焊缝金属中的β-Al12Mg17晶粒粗大,分布不均匀, FSW焊焊缝金属中没有β-Al12Mg17,但焊核区晶粒比母材晶粒细小。     

焊接速度对AZ31镁合金TIG焊焊接接头微观组织和力学性能的影响

研究了厚度为5 mm的AZ31镁合金板的钨极氩弧焊焊接性能,分析了焊接速度对焊缝微观组织和拉伸强度的影响。结果表明,AZ3镁合金TIG焊焊接热输入随着焊接速度的降低而增大,加大了焊缝熔深和熔宽,有效提高了接头的力学性能。随着焊接速度降低至70 mm/min,过大热输入导致了熔合区晶粒的粗化,并且增大了第二相(β-Mg17Al12)的尺寸与体积分数,降低了接头强度。     

变形镁合金填丝TIG焊接工艺及组织性能分析

采用起动填丝TIG焊接工艺连接变形镁合金AZ31B板材,研究填丝TIG焊接与非填丝TIG焊接的异同点,并分析不同成分的焊丝对焊接接头的影响,探索出了合理的焊接工艺参数,分析了焊缝微观组织及拉伸断口。结果表明,与非填丝TIG焊相比,填丝TIG焊的焊接工艺更加复杂,接头强度有了较大的提高,组织更均匀。针对不同焊丝的焊接接头分析表明,随着填丝TIG焊接中焊丝含铝量的增加,热影响区及焊缝区的白色共晶相逐渐增多并有呈连续分布的趋势,同时晶粒趋于细小。该共晶体的增多对面又因晶粒的细化以及铝元素的固溶而提高接头强度。拉伸结果显示采用AZ61焊丝的接头强度最高,断口分析表明,为混合断口。     

超声功率对2219-T351铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用搅拌摩擦焊和不同功率的超声辅助搅拌摩擦焊对2219-T351铝合金进行焊接试验,测量焊接温度和焊接压力,对焊接接头的微观组织、显微硬度和力学性能进行分析,研究了加入不同超声功率后焊缝的组织性能和材料流动性. 结果表明,超声能降低焊接温度,随着超声功率增加减小的幅度越大. 加入了超声后,焊缝微观组织更加均匀,底部材料的流动情况得到改善,焊缝区有更多的强化相残留,焊接接头的显微硬度、抗拉强度及断后伸长率在加入超声后均有提高,在加入2.25 kW的超声功率时达到最高,最高拉伸强度为331 MPa,可达到母材的80%左右.     

ZK60/AZ31异种镁合金搅拌摩擦焊接头的组织与性能研究

研究了ZK60/AZ31异种镁合金搅拌摩擦焊接头的显微组织、微区织构、显微硬度和力学性能。结果表明,ZK60合金侧和AZ31合金侧焊缝区的晶粒尺寸都相对母材更加细小,且ZK60合金侧热影响区、冠状区和搅拌区的平均晶粒尺寸都要小于AZ31合金侧相应区域;ZK60/AZ31镁合金焊接接头的屈服强度在AZ31合金母材和ZK60合金母材之间,而断后伸长率远小于两种合金母材;ZK60合金侧搅拌区边部、搅拌区中心和AZ31合金侧搅拌区边部的孪晶体积分数分别为7.7%、2.8%和32.3%;ZK60/AZ31镁合金焊接接头的断裂位于后退侧AZ31合金侧过渡区与搅拌区界面处。     

工艺参数对AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

以AZ31镁合金为研究对象,采用数值模拟和工艺试验相结合的方法,系统研究了焊接工艺参数对搅拌摩擦焊接头温度场分布、微观组织以及力学性能的影响. 有限元数值模拟的结果表明,随着转速的增加或焊接速度的降低,接头产热逐渐增加,接头上层温度明显高于下层温度,说明搅拌摩擦产热主要来源于轴肩的摩擦运动,而搅拌针摩擦运动和材料的塑性变形只提供了少量的产热. 工艺试验结果表明,随着焊接速度的增加,接头晶粒尺寸降低,且组织均匀性得到改善. 随着转速的增加,接头晶粒尺寸不断增大,过渡区晶粒的均匀性变差. 拉伸过程中裂纹在焊核区与热力影响区之间的界面处萌生和扩展. 其中,转速为1400 r/min、焊接速度为300 mm/min的接头具有较好的力学性能,断后伸长率为16.5%,抗拉强度为252 MPa,分别达到母材的75%和90%.     

非铁金属的焊接

20092221高速车辆用A6N01铝合金的脉冲MIG焊/杨尚磊…//焊接.-2008(9):33~35采用脉冲熔化极惰性气体保护焊(MIG)方法进行了国产A6N01铝合金的焊接,研究了焊接接头的力学性能和微观组织等,结果表明:焊接接头成形良好,焊态抗拉强度为198MPa,断后伸长率为7.0%,断口位于焊缝。焊接接头的显微硬度以焊缝中心最低。焊缝熔敷金属为等轴晶状的铸态组织,靠近母材的熔合区形成了一层较薄的细小等轴状组织,焊接热影响区的部分强化相Mg2Si固溶到基体中。图3表3参6200922225052铝合金薄板搅拌摩擦焊工艺/马广超…//焊接.-2008(10):39~42针对5052-H34铝合金薄板进行了搅拌摩擦焊工艺试验,分析了工艺参数对接头表面成形的影响,测试了接头的力学性能。结果表明,搅拌头转速达到1600r/min以上时,能够获得成形美观的接头;在搅拌头转速ω和焊接速度v较低时,随着ω/v值的增加,接头外观成形逐渐得到改善。接头力学性能测试结果显示,接头断裂在焊缝中心,在序号7参数下获得的接头平均抗拉强度(212.6MPa)达到母材强度(261.1MPa)的81.4%;平均断后伸长率(19.0...