A356Al/TiB2颗粒增强铝基复合材料的搅拌摩擦焊

采用纯机械化的固相连接技术--搅拌摩擦焊成功地焊接了应用原位反应合成法制造的铸态A356Al/6.5%TiB2(体积分数)颗粒增强铝基复合材料,与铝合金相比,铝基复合材料搅拌摩擦焊的焊缝质量对焊接参数更为敏感.该连接方法在较低温度下实现铝基复合材料的焊接,避免了基体铝合金与增强相之间的化学反应,同时在搅拌头机械搅拌、挤压和摩擦热的共同作用下,焊缝区基体材料的晶粒和增强相被破碎并形成再结晶晶核,细化了组织结构,增强相分布也更加弥散.焊缝区的硬度值波动范围很小,抗拉强度比母材增加约20%.研究表明,搅拌摩擦焊用于连接颗粒增强铝基复合材料具有明显的优势.     

颗粒增强铝基复合材料的焊接性及其搅拌摩擦焊

从化学和物理相容性角度综合分析了颗粒增强铝基复合材料的焊接性,阐述了熔化焊、钎焊、固相连接等对铝基复合材料的适应性。在介绍了搅拌摩擦焊原理的基础上,结合试验结果,着重探讨了搅拌摩擦焊焊接参数对颗粒增强铝基复合材料焊缝成型、焊接接头的组织特征及连接接头的性能的影响,说明搅拌摩擦焊用于焊接颗粒增强铝基复合材料具有明显的优势。     

搅拌摩擦加工铝基复合材料的高温摩擦磨损性能

通过在铝合金表面一定深度添加颗粒度为10μm的B4C粉末,采用搅拌摩擦加工方法制备成铝基复合材料.采用SEM、EDS、高温摩擦磨损试验机对其摩擦磨损性能进行研究;分析加工方法和环境温度对摩擦因数和磨痕形貌的影响,并探讨磨损机制.结果表明:高温磨损条件下,搅拌摩擦加工制备的铝基复合材料能明显改善铸态ZL109铝合金的耐磨性;复合材料表现出较好的磨损性能和较低的摩擦磨损因数.搅拌摩擦加工制备的铝基复合材料在100℃时磨损以氧化磨损和磨粒磨损为主,随着温度的升高,300℃时复合材料的磨损机理由氧化磨损转变为黏着磨损.     

钛合金搅拌摩擦焊搅拌头研究现状

搅拌摩擦焊在焊接钛合金这类高熔点金属方面具有很大优势,但是搅拌头的磨损一直是其一大难点。对钛合金搅拌摩擦焊中的搅拌头结构、材料选择进行了讨论,认为圆锥形搅拌针综合性能较好,而在材料选择方面,认为目前应用前景较好的是钨铼合金,但不同材料的组合可能更符合未来发展的方向。为了研究搅拌头的磨损机理及如何减小磨损,列举了几种辅助焊接工艺及目前应用较广的模拟仿真,指出辅助焊接工艺可减小搅拌头磨损,但目前工艺不完善等问题依然存在,需要进一步优化,包括模拟仿真在内,对于钛合金搅拌摩擦焊搅拌头结构、材料优化、磨损机理、辅助焊接工艺等研究均较少,限制了其研究进展及应用。     

搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复合材料

为了制备晶粒细小、 组织均匀的复合材料, 提高材料的力学性能, 用搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复合材料, 并对不同碳纳米管含量的复合材料的微观结构、 拉伸性能及断口形貌进行分析。结果表明: 碳纳米管添加到铝基体中, 搅拌摩擦中心区晶粒细小, 碳纳米管与基体之间结合良好, 未发现明显的缺陷; 碳纳米管对基材有明显的强化作用, 铝基复合材料抗拉强度随着碳纳米管含量的增加而提高; 碳纳米管体积分数为7%时, 抗拉强度达到201 MPa, 是基材的2.2倍; 复合材料在宏观上呈现脆性断裂特征, 微观上呈现韧性断裂特征, 其断裂机制以CNTs/Al界面脱粘、 基体撕裂和增强体断裂为主。      

铝锂合金搅拌摩擦焊研究

采用柱形带螺纹搅拌针搅拌摩擦焊接5 mm厚铝锂合金轧制板材,并对接头组织、力学性能及断裂特性进行了研究.接头形成差别明显的三个区域:焊核区、热机影响区和热影响区.拉伸实验表明,接头强度随着焊接速度的提高先增加,并于v=60mm/min处达到最大值340MPa;当v＞60mm/min时,接头强度迅速下降.铝锂合金搅拌摩擦接头断裂模式为韧脆混合型断裂,并以脆性断裂为主.     

搅拌摩擦加工制备颗粒增强铝基复合材料的研究现状及展望

铝合金作为现代工程和高新技术领域发展的关键材料之一,具有密度小、比强度和比刚度高、耐蚀性好等特点。通过在铝基体中添加增强相颗粒,制备得到的颗粒增强铝基复合材料既有铝合金良好的强度、韧性、易成形性等特点,又有颗粒的高强、高模等优点,是近年来应用最广的一类金属基复合材料。 目前,制备铝基复合材料的方法主要有粉末冶金法、铸造以及超声波法等,但这些方法在制备过程中需要较高的温度,颗粒与金属基体容易发生不良的界面反应,从而影响界面结合效果,降低复合材料的性能。搅拌摩擦加工(FSP)作为一种新型的固相加工技术,可同时实现材料微观组织的细化、致密化和均匀化。目前,FSP直接法已在铝基复合材料制备方面取得应用,主要是将增强相颗粒通过打盲孔或开槽的方式预置在金属基体内再进行FSP,进而制备出高致密度的颗粒增强铝基复合材料。因为FSP过程的温度低,颗粒与铝基体不会发生界面反应,所以该方法也被用于制备具有形状记忆效应(SME)的铝基功能复合材料。 近年研究结果表明,颗粒相对FSP制备的铝基复合材料晶粒细化起到显著作用,这有助于提高复合材料的拉伸强度、显微硬度及疲劳强度等力学性能。随着颗粒含量的增加和颗粒尺寸的减小,复合材料的力学性能得以增强。再者,减小颗粒尺寸有利于改善颗粒与基体之间的结合。另外,通过优化搅拌头的结构、形状和尺寸,以及FSP工艺参数,已经可以实现加工后颗粒相在基体中的均匀分布。 鉴于搅拌摩擦加工(FSP)直接法在制备颗粒增强铝基复合材料方面所具备的短流程、高效能以及基体与增强相颗粒界面无杂质等优势,本文对目前FSP直接法制备颗粒增强铝基复合材料的最新研究现状进行了总结。主要综述了FSP制备颗粒增强铝基复合材料过程中颗粒的含量、类型及尺寸对复合材料组织与力学性能的影响,并对颗粒分布均匀性以及颗粒与铝基体的界面问题做了阐述。文章最后深入分析了当前研究中的不足之处并展望了未来的研究方向。     

国内外搅拌摩擦焊用搅拌头的研究现状及发展趋势

本文概述了国内外搅拌摩擦焊用搅拌头在搅拌头材料开发、轴肩和搅拌针设计优化、搅拌头抗磨损破坏性等方面开展的工作进展。预测了搅拌头研究的未来发展趋势主要集中在低成本高性能搅拌头新材料和制造技术研发、搅拌头设计技术的改进和优化等。这将对我国搅拌摩擦焊行业的战略规划、技术研发、成果应用等工作的开展起到重要启示作用。     

铝锂合金搅拌摩擦焊研究进展

铝锂合金作为一种低密度、高性能的新型结构材料,被认为是航空航天领域中实现飞行器轻量化的理想结构材料之一。而搅拌摩擦焊作为一种固相焊接技术,能够克服铝锂合金熔化焊时易产生的裂纹、气孔等缺陷,在铝锂合金焊接领域具有重要的应用前景。从搅拌摩擦焊焊接工艺、接头组织与性能等方面综述了铝锂合金搅拌摩擦焊近几年的研究进展,总结了其存在的主要问题,并对铝锂合金搅拌摩擦焊技术未来的发展进行了展望。     

搅拌针形状对搅拌摩擦加工制备CNTs/铝基复合材料均匀性的影响

采用搅拌摩擦加工技术(FSP)制备碳纳米管增强铝基(CNTs/Al)复合材料,研究了搅拌针形状对复合材料均匀性的影响。结果表明:搅拌针形状影响到塑化材料的迁移路径和程度,导致复合材料宏观形貌和均匀性发生变化。相比柱形,锥形搅拌针周围金属温度高,挤压区易于扩张,抽吸-挤压效应较强,形成的中心区面积大且均匀性较好;双螺纹搅拌针由于在板材上下两端形成两个材料迁移通道,挤压区相互重叠,材料混合程度加强,中心区CNTs分布均匀性最好。     

金属与复合材料搅拌摩擦搭接焊的研究现状

金属与复合材料连接研究目前处于初级阶段。在焊接方面,搅拌摩擦焊作为一种固相连接技术,可以在较低温度下实现物理化学性能差异较大的金属与复合材料的连接。综述了国内外金属与复合材料搅拌摩擦搭接焊的研究现状,在接头形式、焊具设计、焊接参数优化以及连接机制等方面做了详细介绍。结果表明,静止轴肩可有效提高接头表面成形质量及抗拉强度;接头内的锚结构能够有效增加接头的机械互锁能力;通过优化焊具形貌及工艺参数可以增加锚结构尺寸。金属与复合材料的连接机制主要为机械互锁、化学键合以及较弱的范德华力。此外,对金属与复合材料搅拌摩擦焊的发展提出了相关建议。     

Numerical Modeling of Friction Stir Welding Process by Using Rate-dependent Constitutive Model

Rate-dependent constitutive model was used to simulate the friction stir welding process. The effect of the viscosity coefficient and the process parameters on the material behaviors and the stress distributions around the pin were studied. Results indicate that the stress in front of the pin is larger than that behind the pin. The difference between the radial/circumferential stress in front of the pin and that behind it becomes smaller when the material gets closer to the top surface. This difference increases with increasing the viscosity coefficient and becomes smaller when the welding speed decreases. The variation of the angular velocity does not significantly affect the difference.     

搅拌摩擦焊接温度场研究

搅拌摩擦焊接（FSW）传热过程直接决定工件所经历的热循环，进而影响焊接接头的微观组织和力学性能。同时温度场的分析对于预测接头残余应力和变形，以及焊缝区硬度揶具有重要意义。本文在工艺研究的基础上。分析了FSW的产热过程；采用K（EU-2）型热电偶（测量温度范围0～1300℃）配合XMT-101型数显仪，对焊接过程中紫铜板的温度分布与变化进行了测量。初步获得了谊焊接过程的热循环规律。为进一步研究搅拌摩擦焊接温度场奠定了一定的基础。     

Hybrid Friction Stir Welding of High-carbon Steel

A high-carbon steel joint,SK5(0.84 wt% C),was successfully welded by friction stir welding(FSW),both without and with a gas torch,in order to control the cooling rate during welding.After welding,the weld zone comprised gray and black regions,corresponding to microstructural variation:a martensite structure and a duplex structure of ferrite and cementite,respectively.The volume fraction of the martensite structure and the Vickers hardness in the welds were decreased with the using of the gas torch,which was related with the lower cooling rate.     

Friction Stir Welding of Al Alloy Thin Plate by Rotational Tool without Pin

For friction stir welding (FSW), a new idea is put forward in this paper to weld the thin plate of Al alloy by using the rotational tool without pin. The experiments of FSW are carried out by using the tools with inner-concave-flute shoulder, concentric-circles-flute shoulder and three-spiral-flute shoulder, respectively. The experimental results show that the grain size in weld nugget zone attained by the tool with three-spiral-flute shoulder is nearly the same while the grain sizes decrease with the decrease of welding velocity. The displacement of material flow in the heat-mechanical affected zone by the tool with three-spiral-flute shoulder is much larger than that by the tool with inner-concave-flute shoulder or concentric-circles-flute shoulder. The above-mentioned results are verified by numerical simulation. For the tool with three-spiral-flute shoulder, the tensile strength of FSW joint increases with the decrease of welding velocity while the value of tensile strength attained by the welding velocity of 20 mm/min and the rotation speed of 1800 r/min is about 398 MPa, which is 80% more than that of parent mental tensile strength. Those verify that the tool with three-spiral-flute shoulder can be used to join the thin plate of Al alloy.     

Influence of Tool Geometry in Friction Stir Welding

In this article we highlight the results of a recent study undertaken to understand the influence of tool geometry on friction stir welding (FSW) of an aluminum alloy with specific reference to microstructural development, defect formation, and mechanical response. The welding trials were made on 4.4 mm thick sheets using tools made of die steel and having different diameters of the shoulder and the pin, and the profile of the pin. Throughout the welding operation, the rotational speed, traverse speed, and tool axial tilt were held constant at 1400 rpm, 80 mm/minute, and 0 degrees, respectively. For a shoulder diameter of 20 mm and a pin diameter of 6 mm, the severity of defects in the weld was found to be the least and the resultant tensile strength of the weld was high. For the welds that were made using a tool having a shoulder diameter of 10 mm and a pin diameter of 3 mm the tensile strength of the weld was the least since the degree of defects observed were higher.     

搅动摩擦焊原理及应用

搅动摩擦焊是近十年里出现的最引人注目的新型焊接方法。文中介绍了搅动摩擦焊的原理、特点、焊缝组织及应用 ,并对该焊接方法的应用前景进行了展望     

Microstructure Evolution during Friction Stir Welding of Aluminum Alloy AA2219

The characterization of microstructure evolution in friction stir welded aluminum alloy was carried out by optical microscopy (OM) and transmission electron microscopy (TEM) and electron backscatter diffraction (EBSD). The weld nugget consisted of very fine equiaxed grains and experienced dissolution of nearly half of metastable precipitates into the matrix during welding. Thermomechanically affected zone (TMAZ) also experienced dissolution of precipitates but to a lesser extent whereas coarsening of precip...