焊后热处理对7A04铝合金水下搅拌摩擦焊接接头组织性能的影响

对7A04铝合金板进行水下搅拌摩擦焊接(Submerged Friction Stir Welding,SFSW),并对焊接接头进行焊后热处理(Post Weld Heat Treatments,PWHT),研究焊后热处理对接头组织性能的影响。结果表明:焊后热处理接头呈现出弥散分布的细小析出相形貌,明显优于SFSW接头呈现出的少量析出相分散分布的特征。与SFSW接头相比,焊后热处理明显改善接头的力学性能。接头焊核区的平均硬度值提高了39.7HV,抗拉强度提高了67MPa,达到母材抗拉强度的96.1%,接头的应变硬化能力增强,拉伸断口呈现微孔聚合和解理混合断裂特征。     

铝铜复合板搅拌摩擦焊接接头组织性能研究

采用搅拌摩擦焊接对铝铜层状复合板进行了焊接,研究了接头组织性能。结果表明,焊接接头焊核区(Nugget zone,NZ)产生了细小等轴状的动态再结晶晶粒,铝层、铜层平均晶粒尺寸分别为4μm、3μm。NZ铝层、铜层平均显微硬度为29.21HV、86.9HV。抗拉强度为154.6 MPa,为母材的61.6%,延伸率为6%。铜颗粒在铝层中形成夹杂是拉伸性能下降的主要原因。     

焊速对水下搅拌摩擦焊接7A04铝合金组织性能的影响

对7A04-T6铝合金板进行了水下搅拌摩擦焊接(Submerged friction stir welding,SFSW),研究了焊速对焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明:采用SFSW成功实现了7A04铝合金的连接,晶粒细化和细小、弥散分布的析出相有效减弱了焊接热软化效应。当旋转速度恒定为950r/min,焊速从95mm/min增大到235mm/min时,接头焊核区的晶粒和析出相随着焊速的增大逐渐细化,抗拉强度系数从84.5%升高到89.0%。不同焊速条件下,拉伸断口均呈现微孔聚合和解理混合断裂特征。     

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。     

焊后时效处理对6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的影响

对6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头进行自然时效和人工时效处理,通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜、拉伸实验机和显微硬度计对组织演变和力学性能进行研究。结果表明:人工时效处理后显微硬度比焊态和自然时效高10~25HV,提高焊核区和热机影响区硬度效果明显好于自然时效。经过焊后自然时效、人工时效的焊接接头力学性能得到一定程度的提升,人工时效析出相比自然时效析出相抗拉强度提高12%,延伸率降低9%,人工时效提高拉伸强度效果更明显。人工时效处理后,焊核区组织发生显著变化,NZ主要为GP区,经过人工时效后NZ强化效应随团簇和GP区尺寸增大及数量增多而加强。HAZ主要为粗大的β′,经过人工时效后变化不大,硬度基本保持不变。通过对微观组织进行研究发现析出物的形状由界面能和应变能决定。     

水下搅拌摩擦焊对铝/铜接头组织与性能的影响

目的 采用搅拌摩擦焊,对比分析大气环境和水下环境下铝/铜接头的组织与性能,以期获得力学性能更优异的铝/铜焊接接头。方法 利用搅拌摩擦焊,在焊接速度为40 mm/min、旋转速度为1 000 r/min的条件下,分别在大气环境和水下环境下对厚度为9 mm的6061铝合金板和T2纯铜板进行焊接。然后,对铝/铜界面、焊核区进行扫描电镜及能谱分析,并对铝/铜界面及焊核区进行物相分析,确定产物相组成。最后,对铝/铜试样进行拉伸及硬度检测。结果 铝/铜接头均无裂纹、气孔等缺陷。铜颗粒弥散分布在焊核区,铝/铜界面形成金属间化合物层。水下搅拌摩擦焊下界面元素扩散距离明显变短,且金属间化合物厚度更薄。铝/铜接头的金属间化合物为AlCu和Al4Cu9。大气环境焊接下接头的抗拉强度为130.6 MPa,断裂方式为脆性断裂;水下焊接下接头的抗拉强度为199.5 MPa,断裂方式为韧性断裂。水下环境下的接头硬度值更高,其中热影响区的硬度最低值约为65HV。结论 水下搅拌摩擦焊铝/铜接头无裂纹、气孔等缺陷。组织上,水下搅拌摩擦焊的铝/铜接头界面元素扩散距离更短,硬脆的金属间化合物更少;性能上,水下搅拌摩擦焊的铝/铜接头强度更高,抗拉强度达到199.5 MPa,达到母材的74.4%。     

基于响应面法的5052铝合金搅拌摩擦焊接工艺参数研究

目的 建立搅拌摩擦焊接工艺参数与焊接接头抗拉强度之间关系的响应曲面模型,并依此模型研究焊接工艺参数变化对接头抗拉强度所产生的影响,得到最佳工艺参数,提高焊接接头强度。方法 以5052-H112铝合金为研究对象,基于响应面法优化设计试验方法,以转速、焊接速度、轴肩压入深度为因素,焊接接头的抗拉强度为响应值设计试验,建立对应的响应函数与回归模型,对模型进行方差分析,根据模型得到最佳工艺参数值,并与试验结果作比较。结果 成功建立了响应模型,在分析模型和试验验证后发现,在选定的工艺参数范围内,当转速为737 r/min、焊接速度为60 mm/min、轴肩压入深度为0.3 mm时,接头抗拉强度达到最优值227 MPa。结论 通过响应面分析得到,转速和焊接速度对抗拉强度的影响最大,且两者交互作用显著,在给定范围内随着转速和焊接速度的提高,抗拉强度增大至峰值后下降,轴肩压入深度单独对接头抗拉强度的影响较小,其与转速交互影响显著。通过响应曲面法优化后的焊接工艺参数明显提高了5052-H112铝合金搅拌摩擦焊焊接头抗拉强度。     

铜/钢异种材料等离子弧焊接头显微组织分析

为实现铜/钢异种材料的优质连接,研究了铜/钢焊接接头的显微组织特点及其组成,试验采用LHM-200等离子弧焊系统对紫铜(T2)与不锈钢(304)异种材料进行焊接,然后通过光学金相显微镜及能谱分析仪,观察分析接头显微组织,研究其接头组织结构及组成.研究结果表明:铜/钢异种材料的等离子弧焊焊缝在铜一侧为平直的,而在钢一侧则为半χ型,在铜侧界面形成漩涡状;在焊接接头的形成过程中铜元素的迁移和扩散主要依靠钢液的流动所带动;焊接接头显微组织主要为奥氏体组织,弥散分布着块状和粒状的铜和钢的固溶体组织,和黑色鱼骨状的α相铁素体组织;焊缝区组织主要是以α、γ富铁相和ε富铜相固溶体组织的形式存在.通过实现发现最佳的焊接参数为:保护气流量与离子气流量分别为0.25 L/min和0.75 L/min,焊接电流为65 A,焊接速度为4 mm/s,焊接后的接头抗拉强度能达到174 MPa.     

转速对水下搅拌摩擦焊接7A04-T6铝合金组织与性能的影响

对7A04-T6铝合金板进行水下搅拌摩擦焊接(FSW),研究转速对水下FSW接头组织和力学性能的影响。结果表明:水下FSW接头的硬度最小值均位于热机械影响区。高转速条件下(950r/min)接头的硬度分布呈现"W"形,焊核区平均硬度值高于低转速条件下(475,600,750r/min)接头的硬度值。当焊速恒定为235mm/min,转速从475r/min提高到750r/min时,接头焊核区的析出相随转速的增大逐渐粗化,接头抗拉强度系数从89.71%降低到82.33%;当转速升高到950r/min时,析出相发生固溶时效,呈现细小弥散的分布特征,接头的强度系数提高到89.04%。接头具有较高的应变硬化能力,塑性伸长率较高。水下FSW接头的拉伸断口均呈现微孔聚合和解理混合断裂特征。     

直流磁场辅助铜-钢TIG焊接头组织和性能

采用直流磁场辅助TlG焊进行铜-钢异种材料对接试验,分析了直流磁场对TlG焊接头微观组织及力学性能的影响.结果表明:当磁场强度B=10 mT时,接头外观形貌良好且焊缝无气孔等缺陷.随着磁场强度的增大,接头的抗拉强度呈先上升后下降的趋势.当B=10 mT时,接头抗拉强度最高,达到194.6 MPa,相比无磁场时增加了25.79％,接头熔合区的显微维氏硬度提升了8.8％.接头由钢母材、钢侧热影响区、钢侧熔合区、焊缝区、铜侧热影响区和铜母材组成.其中熔合区组织由球状大颗粒(Ⅰ层)与带状小颗粒(Ⅱ层)的铜-钢固溶体组成.当B=10 mT时,Ⅰ层球状富铁相出现明显团聚现象且其中包含的铜颗粒增多,旋涡状的(α+ε)双相组织变多且旋度增加,铁基体由网状变为小条状;Ⅱ层富铁相消失且(α+ε)双相组织的厚度变薄.熔合区(α+ε)双相组织旋度增加与富铁相的团聚起到机械咬合和增强第二相强化的效果,这是接头强度与硬度提升的原因.     

几何参数对2219铝合金拉拔式摩擦塞补焊接头微观组织及力学性能的影响EI北大核心CSCD

拉拔式摩擦塞补焊是火箭贮箱制造过程的重要技术之一。研究8 mm厚2219-T87铝合金拉拔式摩擦塞补焊接头的几何形状及其对接头微观组织和力学性能的影响。结果表明:塞孔及成形环几何形状对接头界面结合质量有重要影响。当焊接工艺参数为7000 r·min^(-1)主轴转速,35 kN轴向拉力以及16 mm轴向进给量时,使用锥直孔塞孔可有效防止塞棒在焊接过程中发生颈缩,从而消除接头未焊合缺陷;使用阶梯孔形成形环可以改善接头界面受力状态,防止弱结合缺陷产生。微观组织分析表明,毗邻结合界面的母材侧组织发生动态再结晶,热机械影响区组织发生明显塑性变形。接头附近组织受焊接热循环和塞棒旋转挤压作用发生明显软化,硬度最低值出现在热机械影响区,约为90HV。当接头存在焊接缺陷时,接头抗拉强度及伸长率较母材大幅降低,而无缺陷焊接接头的抗拉强度及伸长率分别为360.1 MPa和6.45%,接头系数为0.828,断裂方式为韧性断裂。     

5083和6061铝合金异种搅拌摩擦焊接接头的组织和性能

以不同的转速对6 mm厚的5083和6061铝合金进行搅拌摩擦焊接,研究了焊接参数对接头组织和性能的影响。结果表明,控制焊接参数可获得良好的焊接质量,接头强度系数为85%。随着转速的升高5083和6061铝合金的晶粒尺寸都逐渐增大,但是在焊核区内5083铝合金的晶粒尺寸比6061铝合金的小;在6061铝合金一侧的热影响区,随着转速的增加析出相的尺寸和密度都逐渐增大。5组焊接参数的焊接接头的最低硬度区均出现在6061铝合金一侧的热影响区,随着转速的升高接头的最低硬度也逐渐提高;焊接接头均断裂在最低硬度区,且随着转速的升高接头的抗拉强度也逐渐提高。     

铝/铜异种材料交变磁场辅助电弧熔钎焊接头组织和性能

添加纵向交变间歇磁场,采用ER5356铝镁焊丝作为填充金属,对T2紫铜板和2A16铝合金板进行熔化极惰性气体保护焊(MIG焊)对接试验,通过研究不同励磁电流IE和励磁频率f等磁场参数下的接头成形、界面组织结构和接头力学性能,得到接头的最佳工艺范围.结果表明:引入磁场实现了铝铜异种材料MIG熔钎焊接头的有效连接.铜侧钎缝连接界面层由金属间化合物(IMC)层和过渡层组成,其中IMC层为AlCu+Al2Cu化合物,过渡层组织为α-Al+S(Al2CuMg)/Al2Cu相.IMC层与过渡层犬牙交错,起到"机械咬合"的效果,提高接头强度.随着励磁电流的增加,IMC层平均厚度先减小后增大,抗拉强度先增大后减小;随着励磁频率的增加,抗拉强度逐渐减小.最佳工艺范围为:IE=0.5～0.7 A、f=15～25 Hz、IMC层平均厚度d=14.3～15.8μm,此时接头成形表现良好,抗拉强度较高.当IE=0.6 A,f=15 Hz,接头的抗拉强度最高达到135.47 MPa.此时界面层显微硬度为252.8HV,明显高于焊缝和母材,这可能是IMC层处呈脆硬性的AlCu和Al2Cu金属间化合物所致.     

6061铝合金无倾角搅拌摩擦焊工艺及性能

目的 为了适应空间曲面构件的搅拌摩擦焊,开展6061铝合金无倾角搅拌摩擦焊工艺及性能的研究。方法 采用无倾角搅拌摩擦焊用的搅拌头,对5 mm厚6061-T6铝合金板材进行试验,研究焊缝成形及接头力学性能,并分析接头组织特征。结果 零倾角搅拌摩擦焊接头从组织上可区分为5个不同区域：焊核区(WNZ)、热力影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)、轴肩影响区(SAZ)和母材(BM);随着搅拌头转速增加,焊缝宽度和焊核尺寸均先变大后变小;随焊接速度增加,焊缝宽度和焊核尺寸均逐渐变小;当焊接速度固定时,随搅拌头转速增加,接头拉伸强度先增加后减小;当搅拌头转速固定时,随焊接速度增加,接头拉伸强度逐渐增大。结论 采用无倾角搅拌摩擦焊接方法,能够实现对5 mm厚6061-T6铝合金板材的有效焊接。     

无氧铜电子束焊接接头的显微组织及力学性能

以40mm厚的无氧铜板材作为研究对象,选取适当的工艺参数进行电子束焊接,对母材和焊接接头的显微组织及力学性能进行了对比分析。结果表明:无氧铜板经电子束焊接后,焊接接头无明显表面缺陷,焊缝区域狭窄呈钉形,显微组织为铸态等轴晶粒,焊接接头性能良好,其硬度、抗拉强度及塑性均与母材的相当。     

厚板7022铝合金搅拌摩擦焊接实验研究

对10mm厚度的7022铝合金进行了搅拌摩擦焊接,获得表面光滑的焊接接头,并通过X射线检测焊缝无裂纹和气孔。研究该搅拌摩擦焊接头不同区域的显微组织特征,并通过拉伸、冲击和硬度试验分析了焊接接头的力学性能。结果表明,焊缝处组织为细小均匀的等轴晶粒;在搅拌头转速为400r/min,焊接速度为100mm/min时焊接接头的抗拉强度、屈服强度均比母材高;焊接接头的冲击韧性比母材高;焊接接头显微硬度比母材稍低,焊接接头具有良好的力学性能。     

钼铜扩散焊接接头界面显微组织

采用扩散焊接方法对钼铜异种材料进行了焊接,研究了直接焊接和加镍作为中间层焊接对焊接接头界面显微组织的影响,通过SEM、EDS、EPMA、XRD等测试方法对其显微结构进行了表征.结果表明,直接焊接时,焊接界面结合紧密,Mo、Cu原子之间相互扩散形成扩散层,接头断裂发生在扩散层,由于柯肯达尔效应作用,在铜侧形成少量孔洞,孔洞的存在使焊接接头性能降低;加镍中间层焊接时,接头抗拉强度高于直接焊接时抗拉强度,Mo/Ni和Ni/Cu界面结合紧密,Mo/Ni界面形成固溶体层,接头断裂发生在Mo/Ni界面处,断口呈典型的脆性断裂特征.     

6005 A-T5铝合金搅拌摩擦焊接头组织与疲劳性能

本工作借助金相(OM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)、硬度和高周疲劳试验,研究不同焊接参数对6005A-T5铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头的显微组织与疲劳性能的影响.结果表明,焊接过程中焊核区(NZ)发生了动态再结晶,形成了尺寸细小的等轴晶粒,合金中的沉淀相发生回溶,NZ只存在尺寸细小、分布离散的GP区.热影响区(HAZ)晶粒形态和尺寸与母材基本相似,存在两种形态的沉淀相(β'相和Q'相).搅拌头转速越大或焊接速度越小,均会提高相应的焊接热输入,过高的焊接热输入会降低FSW接头在107循环周次下的疲劳强度.疲劳裂纹均在试样表面萌生,疲劳裂纹扩展初期为沿晶扩展,然后逐渐转变为穿晶扩展,断口形貌呈现解理断裂,最终失稳断裂转变为韧性断裂.     

压缩量对单晶铜冷压焊接接头组织及性能的影响

为了既实现单晶铜的有效连接,又尽量不损失单晶高纯铜的导电性能,采用冷压焊对单晶铜进行连接,研究了压缩量对接头组织性能的影响规律。结果表明,在单晶铜冷压焊连接过程中,当压缩量较小时,不能形成有效的连接接头。当压缩量达到一定值,便能形成有效的连接接头,沿接头轴向方向的母材区和变形区仍保持单晶结构,但取向发生了改变。随着变形量的增加,接头的连接界面处单晶组织结构破坏,接头处细小的再结晶晶粒数量先增加后减少,由大量取向各异的细小晶粒以及形变带结构组成。连接界面处的晶粒尺寸逐渐减小,接头的抗拉强度先增加后略有减小,接头的导电性良好。