AZ91D薄板搅拌摩擦焊

实现了厚度为2.2 mm铸造镁合金AZ91D薄板的搅拌摩擦焊和钨极氩弧焊,分析了搅拌摩擦焊工艺参数对焊接接头成形的影响和接头组织变化,考察了搅拌摩擦焊接头的力学性能.在搅拌头旋转速度为1 380 r/min时得到了比较理想的焊接接头,而1 960 r/min的转速过大.接头不同区域所受的机械力和热量不同,显微组织明显不同.搅拌区晶粒细小,显微硬度和强度都有所提高.搅拌摩擦焊接头力学性能与热输入有关;与氩弧焊接头相比,搅拌摩擦焊接接头的性能更好.     

工艺参数对紫铜搅拌摩擦焊焊接接头成形及力学性能的影响

对T2紫铜的搅拌摩擦焊工艺进行了试验研究,并分析了焊接工艺参数对接头成形和力学性能的影响。结果表明,搅拌头形状和焊接速度、搅拌头转速、搅拌头偏转角度等工艺参数对焊缝成形有重要的影响。当焊接规范合适时,可以得到成形美观、内部无缺陷、力学性能良好的接头。焊接接头的硬度分布沿焊缝中心基本对称,焊核区硬度较高,热影响区硬度最低。     

2219-T4铝合金双轴肩FSW与常规FSW接头性能对比研究

对常规搅拌摩擦焊和双轴肩搅拌摩擦焊技术进行了比较,试验材料为6 mm厚2219-T4铝合金.对两种焊缝的微观结构、显微硬度和力学性能进行了测试.结果表明双轴肩焊缝的宏观形貌与常规搅拌摩擦焊焊缝的不同,呈哑铃型.且由于双轴肩焊接的热输入量较高,其接头的显微硬度和力学性能普遍低于常规搅拌摩擦焊接头.双轴肩搅拌摩擦焊接头的抗拉强度可达到常规搅拌摩擦焊接头的90%.     

搅拌头形状对2024铝合金接头组织及性能的影响

采用不同形状搅拌头对4 mm厚的2024铝合金进行搅拌摩擦焊接,对不同接头的宏观形貌、金相组织、力学性能及断口形貌进行了分析. 结果表明,所有搅拌头均能形成良好接头,其中三棱锥搅拌头形成接头横截面呈完整的“洋葱瓣”,焊核区的晶粒尺寸最小为5～11 μm;XRD分析表明,三棱锥搅拌头形成接头焊核区微晶尺寸最小;硬度在热力影响区与热影响区的交界处最小,但三棱锥搅拌头形成的焊缝在此处的硬度值比其它搅拌头的高;所有接头的抗拉强度都达到母材的80%以上,但三棱锥搅拌头形成接头的抗拉强度最高,达到了394.74 MPa,为母材的87.72%,断后伸长率为15.38%. 拉伸断口形貌分析表明,所有接头断裂方式均为塑性断裂.     

厚板AZ31镁合金搅拌摩擦焊焊接接头的组织与性能

对10mm厚板A231镁合金成功进行了搅拌摩擦焊接,获得成形良好、表面光滑、无裂纹、无气孔的焊接接头.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,焊缝中心区是均匀细小的等轴晶粒,热力影响区晶粒大小不均匀,存在较明显的塑性流变带结构;焊接接头的抗拉强度达到母材的80%以上,焊接接头的冲击韧性比母材高,焊接接头的显微硬度比母材稍有降低,焊接接头具有较好的力学性能,说明搅拌摩擦焊是焊接厚板镁合金的一种有效方法.     

搅拌针形状对6082-T6铝合金静轴肩搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用四种形状的搅拌针对3mm厚的6082-T6铝合金进行静轴肩搅拌摩擦焊焊接，研究了不同形状搅拌针焊接接头的宏观形貌，微观组织，力学性能和断口形貌，以及搅拌针的产热。结果表明三角形搅拌针与四边形搅拌针产热较低，动静体积比较大，接头处塑性金属流动性强，焊接过程中焊缝顶部与底部温差较小，可以形成无缺陷的SSFSW接头；XRD分析表明，焊核区无新的物相产生，三角形搅拌针焊接接头焊核区微晶尺寸最小；各接头的硬度均呈“U”形分布，最低点位于后退侧热机影响区与焊核区交界处，三角形搅拌针接头的硬度整体略高；三角形搅拌针焊接接头的抗拉强度与断后伸长率最高，分别为202.9MPa和3.8%；拉伸断口形貌分析表明，所有接头均为韧性断裂。     

不同焊速下6061铝合金FSW接头组织及性能

设置搅拌头的转速为变量,设计FSW对接试验,对8 mm厚6061-T6铝合金板材进行搅拌摩擦焊接,研究不同焊接速度下焊缝宏观形貌、焊接接头显微组织、力学性能等的变化规律。结果表明,焊缝宏观形貌与n/v值有关,n/v值过大,RS侧产生飞边缺陷;n/v过小,AS侧出现沟槽。焊接接头不同区域的显微组织存在差异和明显的边界。焊接接头维氏硬度曲线呈现左右不对称的W形,焊核区的硬度值高于热机影响区和热影响区的,且热影响区的硬度值最小,焊核区内,硬度最大值在AS侧。搅拌头转速一定时,随着焊接速度的提高,焊接接头的抗拉强度和伸长率先提高后略有降低;当n/v值接近10时,焊缝外观成形良好,无明显缺陷,焊缝各区域晶粒细小,沉淀相适量,焊接接头的显微硬度最高,抗拉强度达到母材的74.6%,伸长率为7.8%,性能最好。     

工艺参数对ECAP镁合金焊接接头性能的影响

研究了厚度为15mm的等径弯曲通道变形AZ31镁合金的搅拌摩擦焊工艺，对焊接的成形特点和力学性能进行了分析。试验结果表明：工艺参数对于焊缝成形有很大的影响，当焊接速度为37.5mm/min和搅拌头旋转速度为750r/min时，接头平均抗拉强度为母材的91%，旋入侧与旋出侧的硬度值有明显差异，接头区域的硬度值均低于母材，在热影响区域附近出现一个峰值。拉伸断口形貌表现出韧性断裂特征。     

AZ31B镁合金搅拌摩擦焊接头的组织与性能

对我国航天工业中常用的6.6 mm厚的AZ31B镁合金进行了搅拌摩擦焊试验,获得了型面良好、表面质量光滑、检测无缺陷的焊接接头。对比分析了镁合金在不同工艺参数下的焊接接头拉伸、硬度以及断裂等力学性能;同时,研究了AZ31B镁合金搅拌摩擦焊在不同区域的显微组织结构。结果表明,焊接接头抗拉强度达到250 MPa,为母材的89.3%,焊接接头硬度大于母材硬度,接头断裂位置位于前进边热力影响区附近;焊核区晶粒大小均匀,热力影响区晶粒大小不一,存在焊核区塑性流动和搅拌头的转动双重作用结构,从而论证了航天AZ31B镁合金搅拌摩擦焊的可行性。     

阶梯形正反螺纹搅拌针对2A12-T4铝合金 FSLW接头力学性能的影响

搅拌针上螺纹分布情况会对搅拌摩擦焊接头内部材料流动行为产生重要影响,进而影响接头成形及力学性能. 采用锥形螺纹搅拌针和阶梯形正反螺纹搅拌针进行2A12-T4铝合金搅拌摩擦搭接焊试验,对比分析了两种搅拌针下搅拌摩擦搭接焊接头横截面形貌、显微组织、拉剪性能及接头断裂位置. 结果表明,两种搅拌针下接头横截面形貌均呈现“碗状”. 然而,在阶梯形正反螺纹搅拌针焊接下搭接界面后退侧出现特有的“括号”形貌. 相对于锥形螺纹搅拌针,阶梯形正反螺纹搅拌针下的接头热力影响区与热影响区晶粒分布相差不大,但焊核区晶粒细化程度更加明显;接头在焊接速度80 mm/min下可获得最大拉剪性能,其值为10.39 kN. 阶梯形正反螺纹搅拌针下接头界面后退侧出现的“括号”形貌阻碍了裂纹向焊核区进一步扩展,断裂模式表现为拉伸断裂.     

铜/钢异种金属搅拌摩擦焊搭接工艺

采用SKD61模具钢搅拌头对2 mm厚铜/钢异种金属进行搅拌摩擦焊搭接,分析了搭接接头微观组织和力学性能. 结果表明,当搅拌针与钢母材直接接触时,随焊接过程的进行搅拌针不断磨损甚至发生断裂. 焊核区前进侧出现流线区域,在搭接界面结合处形成机械冶金结合. 显微硬度测试显示,铜侧焊核区硬度最高,在搭接界面处硬度分布呈中间高两边低的趋势,接头厚度方向搭接界面处硬度最高. 形成良好结合的搭接接头在拉剪试验中断裂于铜侧热影响区,拉伸断口存在大量韧窝,呈典型韧性断裂模式.     

不同错边尺寸对铝合金BT-FSW接头力学性能的影响

采用双轴肩搅拌摩擦焊方法对6005A-T6铝合金型材进行焊接，通过调整工件装配时的错边量来制备不同尺寸的错边接头，并对接头进行拉伸、弯曲、硬度、疲劳和断口扫描试验等，对6005A-T6铝合金焊接接头的力学性能进行了研究。试验结果表明：错边量对铝合金接头的拉伸性能有影响，随着错边量的增大，接头抗拉强度降低，而错边量对接头的弯曲性能和接头硬度影响不大；试件错边量对5 mm厚6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头疲劳性能影响很大，前进侧或后退侧随着错边量的增大，疲劳极限值都会降低，疲劳性能下降。     

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%。     

1420铝锂合金搅拌摩擦焊接力学性能

针对厚度为2.8 mm的1420铝锂合金进行搅拌摩擦焊接研究,了解搅拌摩擦焊工艺参数对接头组织和性能影响.结果表明,在优化焊接参数条件下,1420铝锂合金的搅拌摩擦焊接头抗拉强度和断后伸长率均能够达到母材的90%,并且较大的焊接热输入有利于进一步提高搅拌摩擦焊接头的强度系数.通过拉伸断口扫描及显微硬度观察,1420铝锂合金搅拌摩擦焊接头拉伸断口主要为准解理和韧窝断裂的复合断口,对比各个区域的显微硬度,焊缝区域硬度高于母材,且后退侧热力影响区硬度最高,而且搅拌摩擦焊接头中存在典型的"S"线特征.     

409L铁素体不锈钢搅拌摩擦焊接接头的组织及力学性能

采用W-Re合金搅拌工具对4 mm厚409L铁素体不锈钢板进行搅拌摩擦焊(FSW),利用光学显微镜、扫描电镜、电子万能试验机和显微硬度仪等研究了焊接接头的焊缝形貌、微观组织和力学性能。结果表明：采用转速为1000 r/min,焊速为80 mm/min的工艺参数可以获得力学性能良好、无缺陷的409L铁素体不锈钢搅拌摩擦焊接接头。接头焊核区组织为高度细化的等轴铁素体晶粒，平均晶粒尺寸为17.3μm,并形成了大量的小角度晶界，是母材的3.66倍。焊缝的显微硬度分布呈“抛物线”形态，焊核区的硬度最高，为143 HV0.2,焊缝各区域的力学性能均高于母材。焊接接头的拉伸断裂在母材处，断裂形式为韧性断裂。     

2A12铝合金搅拌摩擦焊接过程中接头组织与焊接工艺的关系

利用搅拌摩擦焊接方法对2A12铝合金板材进行了焊接试验，探讨了搅拌头的设计参数、焊接过程的工艺参数等对2A12铝合金板材焊接接头组织的影响。经过试验得知，在焊接时，搅拌头转速可为750r／min～1180r／min，走动速度为23．5mm／min～30mm／min，皆可获得接头性能尚可的焊接接头。同时发现焊接区的硬度约为母材硬度的70％。搅拌头长度略小于焊接板材厚度时仍可能使板材焊透。采用带有螺纹的搅拌头进行焊接对焊缝孔洞的形成有一定影响。     

工艺参数对铝锂合金搅拌摩擦焊搭接接头力学性能的影响

通过对铝锂合金搅拌摩擦焊搭接接头组织与力学性能测试,分析了不同焊接工艺参数对搭接接头拉伸性能的影响.结果表明,搅拌针的长度对接头性能影响最大,搅拌针长度从2.8 mm变为2.5 mm时,所有接头强度和塑性均有明显增加.旋转频率/焊接速度(η)对接头性能也有影响,随着η小幅度增加,接头的强度和塑性都有一定提高.在旋转频率为800 r/min、焊接速度为200 mm/min(η=4)条件下,接头的强塑性最佳,抗拉强度达到467 MPa,为母材的94％,断后伸长率为3.18％.从断口形貌观察发现,拉伸试样从前进侧搭接界面的“钩状”位置起裂,沿热影响区扩展至母材发生断裂.     

Q235钢搅拌摩擦焊接头微观组织与力学性能分析

在焊接速度为100 mm/min和搅拌头转速为450 r/min的工艺参数下,采用钨铼合金搅拌头对3 mm厚Q235钢进行了搅拌摩擦焊试验,并对接头的微观组织及力学性能进行了研究. 结果表明,在该工艺参数下可以获得表面无缺陷、成形良好的焊缝. 焊后搅拌头表现出一定程度的磨损及氧化. 接头截面各区域承受不同的热力联合作用,经历了不同的组织转变过程,但均保持铁素体和珠光体组织. 接头显微硬度最大值位于焊核区. 接头拉伸断裂位置处于热影响区,拉伸断口呈韧性断裂特征.     

镁/铝层状复合板材搅拌摩擦焊焊接行为

采用搅拌摩擦焊(FSW)方法对爆炸焊方法制备的镁/铝层状复合板进行焊接，对不同焊接速度条件下焊接接头的微观组织、物相以及力学性能进行分析。结果表明：镁/铝层状复合板的搅拌摩擦焊焊接接头界面连接效果良好，热机械影响区和热影响区界线不明显，搅拌区内镁、铝交替分布呈条带状，在搅拌区、热机械影响区和热影响区形成了Al₃Mg₂和Mg₁₇Al₁₂金属间化合物，焊接缺陷主要为界面处金属没有及时填充形成的隧道孔洞；焊接接头横截面硬度呈“W”形分布，搅拌区的硬度从铝侧→界面→镁侧逐渐降低；FSW焊接接头的抗拉强度最大可达94.5 MPa，伸长率为6.7%，断裂机理为金属间化合物的脆性断裂和金属基体镁/铝的韧性断裂。     

铝-铜异种材料搅拌摩擦焊接头组织及性能研究

采用搅拌摩擦焊对3 mm厚的T2紫铜和工业纯铝进行对接焊,结果表明:焊接前对T2紫铜进行退火处理,同时搅拌针相对于配合面向铝侧偏移时,可以减小搅拌针粘连问题,获得成形良好的焊接接头。搅拌区形成沿搅拌头旋转方向连续分布片层状与涡流状复杂结构。接头抗拉强度为112 MPa,为工业纯铝母材强度的86.2%左右,试样拉伸断裂位置位于搅拌区前进侧过度区域,断口SEM形貌呈现明显的脆性断裂特征;接头前进侧热影响区出现了不同程度的软化现象,焊核区最低硬度为51.02 HV,均低于两侧母材硬度。