压铸态AZ91D镁合金搅拌摩擦焊接头微观组织研究

采用搅拌摩擦焊工艺对4mm厚的压铸态AZ91D镁合金进行对接工艺实验,搅拌头旋转速率1500r/min,焊接速率120mm/min;使用光学显微镜和扫描电镜对焊接接头微观组织进行了研究。结果表明:焊缝外观成形美观,但内部存在贯穿型隧道状孔洞缺陷;焊核区为典型的变形-再结晶组织,为细小、均匀的等轴晶;机械-热影响区为变形-部分再结晶组织,热影响区组织形貌与母材相近但伴有轻微的长大现象;焊核区与机械-热影响区的过渡具有以下特征:在前进侧呈现"突变"特征,在后退侧呈现"渐变"特征。     

压铸镁合金AZ91D搅拌摩擦焊接头焊核演变机理研究

搅拌针旋转频率为1200r/min、焊接速率为40mm/min条件下,对4mm厚的压铸镁合金AZ91D进行连接,可获得无缺陷的焊缝接头。使用OM,SEM对焊缝接头微观组织进行观察。结果表明:压铸镁合金AZ91D搅拌摩擦焊接头焊核区域微观组织呈现出较大差异,顶部冠状区组织为均匀粗大、高致密度的再结晶晶粒,平均晶粒约为15μm;中心环形区域及焊核底部组织相对细小,均匀程度不如焊核冠状区;焊核区组织均为再结晶晶粒,晶粒形核模式与非连续动态再结晶模式类似。     

厚板铝合金搅拌摩擦焊匙孔补焊接头组织与性能

研究了35mm厚板铝合金搅拌摩擦焊匙孔补焊工艺,应用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度仪及电子拉伸试验机等对接头的组织与性能进行了研究。结果表明,采用铝合金块材填充匙孔后进行FSW焊接,获得成型良好、表面光滑的焊缝;未加填充材料的匙孔位置,焊缝表面出现沟槽缺陷。FSW焊接一次接头的前进侧焊核区与热力影响区之间存在"吻接"缺陷;FSW焊接二次和三次接头的前进侧和后退侧过渡区均连接良好,二者组织无明显差别;FSW焊接一次和二次接头显微硬度分布呈W型,硬度最低值均出现在前进侧热影响区分别为56HV和60HV;采用搅拌头旋转速率为720r/min,焊接速率为180mm/min焊接工艺条件下,FSW焊接一次、二次和三次接头抗拉强度分别达到173、210和205MPa。     

柱形光头搅拌针搅拌摩擦焊接铝锂合金接头组织及力学性能

采用柱形光头搅拌针搅拌摩擦焊接5mm厚的铝锂合金轧制板,并对接头组织和力学性能进行了分析.焊后接头形成了三个组织差异明显的区域:焊核区,热机影响区和热影响区.焊核区微观组织呈鱼鳞状;热影响区组织在焊接热循环作用下,发生回复反应,形成棒状的回复晶粒;前进侧和后退侧热机影响区内为颗粒较大的等轴晶晶粒,且后退侧晶粒尺寸大于前进侧.力学性能测试结果表明,焊接速度υ＝40mm/min时,接头获得最高拉伸强度(296MPa);焊接速度υ＝80mm/min时,接头获得最大延伸率(8.6%).硬度测试结果表明,焊缝区发生了软化,前进侧和后退侧材料的软化区间大致相同,但后退侧软化程度高于前进侧.     

旋转速度与焊接速度对铝铜异种材料搅拌摩擦焊接头成形的影响

目的为了获得较好的铝铜异种材料搅拌摩擦焊焊缝,研究旋转速度与焊接速度对焊缝成形的影响规律。方法采用对接的方式对4mm厚的纯铝和紫铜进行搅拌摩擦焊,对比了不同旋转速度和焊接速度对铝铜异种金属焊缝表面的影响,并对焊缝内部成形变化进行了分析。结果旋转速度和焊接速度对焊缝的成形影响较大,当旋转速度为1200 r/min,焊接速度为10 mm/min时,焊缝表面成形美观,焊缝表面相对较为光滑,焊缝内部存在相互交叠的片层结构和漩涡状结构,焊缝内部未见明显缺陷;与旋转速度1200 r/min,焊接速度10mm/min相比,在焊接旋转速度减小或者焊接速度变大时,由于焊接热输入减小,造成焊缝表面出现沟槽、孔洞等焊接缺陷,同时搅拌针的旋转搅拌作用影响焊缝成形和焊缝内部缺陷的产生。结论选择合适的旋转速度和焊接速度能够获得宏观成形较好和内部缺陷较少的焊缝。     

铝合金厚板静止轴肩搅拌摩擦焊接头组织及性能

采用8.5 mm厚度2A14-T4铝合金和自主研制搅拌工具进行静止轴肩搅拌摩擦焊（stationary shoulder friction stir welding,SSFSW）实验,探讨焊接工艺参数对接头组织和力学性能的影响规律。结果表明：只有在低转速工艺参数范围内（转速ω=400~600 r/min与焊接速率v=60~120 mm/min）可获得焊缝表面光滑、无缺陷厚板铝合金SSFSW焊接接头。SSFSW焊缝区主要由焊核区（NZ）组成,周围热力影响区（TMAZ）及热影响区（HAZ）宽度明显减小,焊核区与搅拌针形状类似且由两种不同尺寸细小等轴晶构成,前进侧NZ晶粒比后退侧NZ更为细小。接头显微硬度呈"W"状分布,NZ硬度值可达到母材硬度80%~90%,TMAZ与HAZ交界处存在软化区,硬度最低为母材硬度72%左右。在给定ω=500 r/min,v=140 mm/min焊接参数下,SSFSW接头抗拉强度可达到母材的88%,断裂位置多位于后退侧TMAZ与HAZ交界处软化区,具有韧性断裂特征。     

搅拌摩擦焊焊缝横截面塑性材料迁移行为分析

在搅拌摩擦焊过程中,焊缝塑性材料的迁移是保证焊缝的冶金完整性的重要因素.本研究通过采用镶嵌标示材料的方法,焊后观察焊缝横截面上塑性材料的迁移行为.研究结果表明:在焊缝横截面上,探针附近的塑性材料沿带左旋螺纹的探针表面从焊缝上表面螺旋迁移至焊缝底部,从四周向焊缝表面迁移,在厚度方向上形成一个连续迁移的循环路径.塑性变形的区域关于焊缝中心不对称,塑性材料在焊缝中心形成类似于倾斜"花瓶"状的形貌.从焊缝表面至底面,塑性变形区宽度逐渐减小,前进边塑性材料向焊缝表面迁移的距离小于返回边,前进边塑性变形区小于返回边.     

异种铝合金搅拌摩擦焊材料流动行为研究

采用异种铝合金交替排列的方法,研究了搅拌摩擦焊接过程中材料的变形和流动行为。结果表明:采用垂直焊缝交替排列的焊缝表面形成了两套弧纹,其中粗大弧纹是由于在焊接方向上两种铝合金交替排列而产生的周期性变化所致;受焊速和转速的影响,材料在前进侧流动剧烈且混合均匀,而后退侧因材料流动较弱仍与母材保持连续分布状态;由于材料塑性变形程度的差异,在轴肩影响区、搅拌针影响区和母材之间形成了明显的分界面。     

双轴肩搅拌摩擦焊接头温度场和流场数值模拟分析

目的 研究铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头温度场和流场规律。方法 以2024铝合金为研究对象,借助FLUENT软件,综合考虑了温度和应变速率对铝合金粘度的影响,采用修正的本构模型,分析了典型双轴肩搅拌摩擦焊接条件下接头温度和速度特征。结果 搅拌头边缘,应变速率较大,接近1000 s-1;温度场呈现出对称的哑铃状分布,最高温度为751 K,达到2024铝合金熔点的83%;前进侧温度大于后退侧温度,前进侧温度为640 K左右,后退侧为600 K左右;双轴肩摩擦焊材料流动速度大于常规焊,前进侧速度大于后退侧速度,前进侧轴肩作用区域大于后退侧;前进侧轴肩作用区域延伸至板材中间,造成带状不连续缺陷。结论 CFD软件Fluent可以较为准确地分析双轴肩搅拌摩擦焊的温度场和流场,可为搅拌工具的优化提供依据。     

搅拌头转速对YL113压铸铝合金FSW接头组织性能的影响

对4 mm厚的压铸态YL113铝合金进行了搅拌摩擦焊工艺试验研究,采用OM、SEM/EDS、XRD、万能拉伸试验机等分析研究了搅拌头转速对接头的微观组织和力学性能的影响。结果表明,当焊接速度为40 mm/min时,搅拌头转速在700~1 500 r/min范围内均可获得成形良好、无外观缺陷的焊缝,焊缝截面呈倒梯形,前进侧有明显分界线,而后退侧分界线模糊。热影响区保持铸态的枝晶形貌,但晶粒有一定程度的长大。热机影响区组织呈带状并遗传了母材组织的孔洞缺陷,其中前进侧的孔洞呈纤维状,其数量和尺寸随搅拌头转速增加而增加;后退侧除转速700 r/min时出现类裂纹状缺陷外,其余转速均有大尺寸孔洞缺陷出现,且数量和尺寸随搅拌头转速增加而增加。焊核区为典型变形组织,Si和其他第二相均呈细小颗粒状弥散分布。随搅拌头转速增加,焊接接头抗拉强度和伸长率均呈先增后减的规律,搅拌头转速为900 r/min时,抗拉强度和伸长率均达到最大值。