LY12搅拌摩擦焊焊缝成型及接头微观组织分析

利用MEF3光学显微镜和JSM-6700F场发射扫描电镜分析不同焊接参数下焊缝成型特点及无缺陷致密焊接接头的微观组织变化。研究表明：对厚6mmLY12合金，当焊接速度在20mm／min时。搅拌头旋转速度在1200～900r／min间变化时焊缝致密无缺陷，其焊核区晶粒从上表面到下表面逐渐减小：等轴晶粒出现在搅拌头尺寸范围内，在搅拌头尺寸边缘地带，突然出现具有一定流向的受拉变形的晶粒带：接近轴肩的末端区域有热量输入，晶粒开始长大。     

工艺参数影响2060铝锂合金搅拌摩擦焊接头的成形规律

以在航空领域有广泛应用前景的2 mm厚2060-T8 Al-Li合金为研究对象,进行了搅拌摩擦焊对接接头的试验分析,重点研究焊接工艺参数影响焊接接头成形的规律.研究结果表明,呈碗形的焊缝由轴肩作用区与焊核区组成;轴肩作用区的等轴晶的晶粒大于焊核区.当搅拌头的转速为800 r/min且焊接速度为80 mm/min时,焊接接头的表面成形良好且内部无缺陷.与800 r/min,80 mm/min相比,提高旋转频率或降低焊接速度,焊缝表面变得较粗糙;降低旋转频率或提高焊接速度,焊缝内部会出现隧道型缺陷.     

工艺参数对铜/钢搅拌摩擦焊焊缝成形的影响

用搅拌摩擦焊方法焊接了10mm厚的紫铜和低碳钢板,并就工艺参数对焊缝成形的影响进行了研究.结果表明:搅拌头的旋转速度越高,焊缝表面氧化程度越大;焊接速度越大,出现缺陷的现象越严重.采用右螺纹搅拌针的搅拌头进行焊接时,在焊核区底部容易出现孔洞型缺陷.在搅拌头旋转速度为475 r/min,焊接速度为47.5 mrn/min时能获得无缺陷的铜/钢搅拌摩擦焊接头.     

旋转速度对镁/铜异种金属搅拌摩擦焊接头成形及拉伸性能的影响

保持95 mm/min焊接速度不变的条件下,通过改变旋转速度研究其对镁/铜异种金属搅拌摩擦焊接头成形和力学性能的影响。结果表明:采用750 r/min搅拌头旋转速度焊接时,焊缝表面出现起皮现象;焊核区底部形成明显的隧道槽缺陷。适当增加搅拌头旋转速度至950 r/min时,焊缝表面变得更光滑;混合区尺寸增大;内部隧道槽缺陷消失;该混合区主要由被搅碎的Mg、Cu合金和少量新生成的Mg₂Cu金属间化合物组成;接头的抗拉性能最好,抗拉强度达81.7 MPa;但是,继续增大搅拌头旋转速度至1180 r/min时,不利于接头成形,混合区底部有细小的孔洞缺陷产生。     

搅拌头及工艺参数对厚板7050铝合金搅拌摩擦焊成形的影响

探索了搅拌头及工艺参数对7050铝合金搅拌摩擦焊接焊缝成形的影响.试验结果表明:搅拌头设计不合理及工艺参数选取不当都将导致焊缝成形不良.轴肩尺寸过大是导致焊缝出现隧道型孔洞的主要原因.工艺规范过强时,焊缝易产生飞边和隧道型孔洞等缺陷.在本试验条件下,采用Ⅲ号搅拌头、旋转速度300 r/min和焊接速度95 mm/min...     

6061铝合金接头成形质量及性能与搅拌摩擦焊工艺参数关系的研究

针对3 mm厚6061铝合金板,进行搅拌摩擦焊工艺参数对接头成形质量与性能的方向研究。轴肩下压量主要影响接头成形,搅拌头转速和焊接速度主要影响接头质量,通过改变上述一次参数,观察并分析接头成形和抗拉强度的变化情况。结果表明,当轴肩下压量为0.2 mm时,焊缝表面成形好、缺陷少且抗拉强度高;搅拌头转速较高或焊接速度较低时,焊缝表面成形好、强度高且鱼鳞状纹路稳定、明显;当搅拌头转数为950 r/min、焊接速度为37.5 mm/min时,焊接接头成形好、抗拉强度最大,并且只有在搅拌头转速与焊接速度相匹配的条件下,才能获得高抗拉强度的焊接接头。     

焊接速度对7A04铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用不同焊接速度焊接7A04铝合金板材,并对搅拌摩擦焊接头进行微观组织和力学性能分析研究。结果表明,接头焊核区由于搅拌头的搅拌作用及发生动态再结晶,形成细小等轴晶,尺寸远小于母材;机械热影响区处于搅拌头外缘,在搅拌头搅拌作用下发生明显的拉伸变形;热影响区晶粒发生明显粗化。不同焊接速度下焊缝区的硬度分布整体上呈"W"形分布,接头软化,焊缝区硬度低于母材,硬度最高值出现焊核区,最低值出现在热影响区。当旋转速度为800 r/min,焊接速度为120 mm/min时,接头成型性最佳,其抗拉强度为410 MPa,达母材强度的75%。     

铁素体不锈钢搅拌摩擦焊工艺及缺陷形成机理

采用钨铼合金搅拌工具对T4003铁素体不锈钢进行搅拌摩擦焊接工艺试验,研究搅拌摩擦焊缝成形、接头组织特征及缺陷形成机理.结果表明,不同旋转速度下随焊接速度增加,轴向压力呈单调增加趋势;当转速为150,250 r/min时,可获得无缺陷致密焊缝;当转速为350 r/min时,靠近前进侧的焊缝区出现孔洞缺陷,随着焊接速度和轴向压力不断增加,焊接缺陷有减少趋势.焊接接头焊核区发生了相变和明显淬硬现象,组织为细小等轴铁素体和低碳马氏体,焊缝具有明显不均匀硬度分布.提出了一种焊缝热塑性金属平衡流动模型分析其缺陷形成机理.     

搅拌针转速对厚板镁合金SSFSW焊缝组织及性能的影响

对9 mm厚板AZ31B镁合金进行静止轴肩搅拌摩擦焊(stationary shoulder friction stir welding,SSFSW)工艺试验,探讨搅拌针转速(500～1 000 r/min)对焊缝组织及力学性能的影响规律.结果表明,在给定焊接速度80 mm/min下,搅拌针转速在600～800 r/min范围可获得表面光滑、无内部缺陷的对接焊缝,当转速为1 000 r/min时焊缝表面出现不连续凹坑但内部仍无缺陷.随着转速增加,晶粒尺寸由(11.11±1.68)μm增加到(18.95±1.83)μm;在700 r/min时焊核区晶粒尺寸沿板厚差异最小.焊缝中间硬度分布具有不均匀性且随转速增加而减小,最大差异为10.97 HV,最低硬度47 HV位于前进侧的热力影响区与焊核区界面处.在700 r/min下接头力学性能最佳,强度系数为90.2%、对应断后伸长率为母材69.3%.随着转速增加,断裂模式由韧-脆混合断裂转变为剪切-韧性混合断裂.     

焊接参数对AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响

研究了板厚为6mm的AZ31镁合金搅拌摩擦焊工艺,并对接头的断裂机制进行了考查。在转速为1000r/min,焊接速度为60～300mm/min条件下获得表面平整,无缺陷的焊缝。与母材相比,搅拌区的晶粒得到明显细化。随焊接速度增加,搅拌区的晶粒尺寸减小。搅拌区的硬度高于其他区域。焊接速度为150mm/min时,接头拉伸强度最高,达到母材的92.7%。断裂多发生在热影响区,热影响区晶粒粗大且分布不均,显微硬度最低,是焊接接头的薄弱环节。     

搅拌摩擦焊接Al-Li合金接头的微观组织及力学性能

采用锥形带螺纹搅拌头搅拌摩擦焊接5mm厚的Al—Li合金轧制板材，并对接头组织、力学性能及断裂特性进行了研究．结果表明，焊核区组织发生动态再结晶，形成细小的等轴晶晶粒，在等轴晶的晶界处析出大量的偏析相．热影响区组织发生回复和粗化反应，形成粗大的棒状回复晶粒；热机影响区组织发生弯曲变形，但整体上仍保留带状组织形貌，前进侧热机影响区组织变形程度高于后退侧，该区同时还发生回复反应，且后退侧热机影响区内的回复晶粒数量多于前进侧．拉伸实验结果表明，焊接速度v=40mm／min时，接头强度达到最大值，为345MPa；v=60mm／min时，接头延伸率达到最大值，为9．6％．硬度测试结果表明，搅拌摩擦焊接头发生软化，前进侧的软化区宽度大于后退侧．断口形貌分析表明，接头断裂模式为韧-脆混合型断裂．     

搅拌摩擦加工MB8镁合金的组织与力学性能分析

研究了MB8(Mg-1.5Mn-0.3Ce)合金在FSP不同工艺参数条件下的组织和力学性能。试验在加工速度恒定为60mm/min,旋转速度分别为800、1200和1800r/min的条件下进行。结果表明,经FSP加工,原始轧制态MB8镁合金的粗大不均匀组织受到搅拌头的剧烈搅拌作用而破碎、分散,并发生动态再结晶,获得细小、均匀的等轴晶粒。在转速为800r/min时,搅拌区的平均晶粒尺寸由原始轧制态的16.5μm细化至6μm。常温拉伸试验结果表明,MB8镁合金经FSP加工后抗拉强度大幅下降,但伸长率显著增大,在1200r/min时伸长率达57%,是原始材料伸长率的160%。此外,采用SEM观察拉伸试样断口,分析了MB8镁合金的断裂机制。     

Cu-Cr-Zr合金搅拌摩擦焊接接头的组织和力学性能

采用旋转速度为750和1500 r/min,焊接速度为23.5 mm/min的焊接参数分别对时效态和固溶态的3 mm厚的Cu-Cr-Zr合金板进行搅拌摩擦焊接,研究转速及母材区(BM)初始状态对搅拌摩擦焊(FSW)接头的微观组织与力学性能的影响,并对接头的力学性能进行模型化定量分析。结果表明:FSW后,接头晶粒显著细化,沉淀相在搅拌头的高温热作用下固溶在基体中。当BM的初始状态为时效态时,与1500 r/min样品相比,750 r/min样品晶粒尺寸较小且存在沉淀相,750 r/min样品力学性能较高,主要是晶界强化和沉淀强化的作用。当BM的初始状态为固溶态时,与1500 r/min样品相比,750 r/min样品晶粒尺寸较小,力学性能较高,主要是晶界强化的作用。当FSW转速相同时,时效态接头的晶粒尺寸小于固溶态接头,而力学性能高于固溶态接头,主要是由于BM的初始组织状态不同导致的。综合分析表明:FSW过程中选用低转速焊接,可以获得性能较优的接头。     

搅拌摩擦焊工艺参数对2024-T351铝合金搭接焊接头成形质量和力学性能的影响

研究搅拌摩擦焊时R/v比对2024-T351铝合金焊接质量的影响。搅拌摩擦焊时搅拌针的旋转速度设定为750、950和1180 r/min,焊接速度在73~190 mm/min内变化,对应的R/v比在5.00~10.27内。采用各种无损（外观检测、X射线检测）和有损（金相观察、拉伸实验和硬度测量）检测手段对焊接试样进行分析。在所有的试样中,搅拌摩擦焊中各种典型的区域都有存在,不同的区域其晶粒尺寸不同。接头的拉伸性能为基材的52.2%~82.3%。在R/v比为8.06,10.17和10.27时焊接质量最佳。其原因是在最佳搅拌速度下,材料围绕搅拌针充分流动,从而能够填充其中产生的空隙,阻止空洞的生成。结果还表明,R/v 比对接头的硬度分布、洋葱样形状、裂纹的萌生和扩展都有影响。     

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%.     

2195-T6铝锂合金搅拌摩擦焊接头微观组织结构与力学性能

采用搅拌摩擦焊对2 mm厚的2195-T6铝锂合金进行焊接,利用OM,SEM,EBSD等分析技术探讨焊接速度对接头组织结构与力学性能的影响. 结果表明,搅拌头转速为800 r/min、焊接速度在120 ~ 210 mm/min范围内,焊核区晶粒均较为细小,平均晶粒尺寸约为1 μm. 随着焊接速度的提高,大角度晶界含量增大,焊核区的{110}<110>织构和{011}<100>戈斯织构消失. 接头硬度的最低值均出现在后退侧热影响区,且在焊接速度为180 mm/min时,接头的抗拉强度与断后伸长率达到最大值,最大抗拉强度为467 MPa,约为母材的86.3%,此时断后伸长率为5.0%,断裂模式为韧性断裂,但断口呈现一定的脆性断裂特征.     

304不锈钢薄板列置双TIG高速焊缝组织与性能

相比常规速度不锈钢焊接,高速焊接过程中焊缝金属的凝固过程及组织形态将会发生变化,从而影响焊缝组织和性能. 对1.2 mm厚304不锈钢薄板对接,采用列置双TIG焊在焊接速度为3.0 m/min时获得了良好焊缝成形,并与常规速度单TIG焊接工艺相比,采用非标准拉伸试样测试了焊缝性能,并分析了其组织. 结果表明,高速双TIG焊接焊缝中心生成等轴晶,两侧树枝晶未形成对向生长的定向晶粒,焊缝抗拉强度及断后伸长率略低于母材;相比常规单TIG焊接工艺,高速双TIG焊接热影响区晶粒平均直径降低了10.3%,但焊缝中心晶粒平均直径增大了12.9%;焊缝抗拉强度和断后伸长率分别提高了4.3%和23.2%,焊缝中心硬度值略高于母材.     

AZ91D镁合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

采用搅拌摩擦焊对AZ91D镁合金进行焊接试验,研究了搅拌摩擦焊接头的组织与性能.结果表明,当转速为1 000～1 400 r/min、焊速为50～150 mm/min时,均可得到表面成形良好、内部无孔洞和隧道的焊缝;焊接区与母材组织差异极大,焊接区形成细小、均匀的再结晶组织,具有锻造组织特征;热影响区为部分再结晶组织,再结晶晶粒沿原铸造晶粒的晶界生长;对接头进行拉伸试验,断裂发生在母材处,表明接头的抗拉强度高于母材.     

6082-T6铝合金无减薄搅拌摩擦焊接头组织与性能

为解决传统搅拌摩擦焊接过程中的焊缝减薄问题,以轨道交通领域常用的6082-T6铝合金作为研究对象,从轴肩下压量为零的角度出发,通过轴肩端面圆形内凹槽及搅拌针周向螺纹复合三铣平面的设计,获得了无减薄且成形良好的焊接接头. 结果表明,当焊接速度一定时,转速的增加可提高焊接热输入,抑制焊缝缺陷的产生. 相较于转速400, 600 r/min下的接头可焊区间得到了有效拓宽,焊接速度最高可达400 mm/min;焊接过程的热循环受焊接速度与转速的耦合作用. 焊接热循环过大,焊缝易出现粗大组织,影响焊接接头的强度. 在转速600 r/min、焊接速度500 mm/min的参数下,接头抗拉强度达254 MPa,为母材强度的80%.