超声振动对6061-T4铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

利用自主研制的试验装置,通过工具头将超声振动能量施加在搅拌头前方的待焊工件上,研究了超声振动能量对减少焊接缺陷、改善搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响.对6 mm厚度6061-T4铝合金板进行了超声振动强化搅拌摩擦焊工艺试验,并与相同工艺条件下的常规搅拌摩擦焊进行了对比.结果表明,超声振动能够减小焊速/转速比较大时的焊缝内部隧道型缺陷,增大材料对接混合区宽度和焊核区体积,细化焊核区和热力影响区微观组织,提高接头抗拉强度和焊核区显微硬度.     

超声振动对6061-T4铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

利用自主研制的试验装置,通过工具头将超声振动能量施加在搅拌头前方的待焊工件上,研究了超声振动能量对减少焊接缺陷、改善搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响.对6 mm厚度6061-T4铝合金板进行了超声振动强化搅拌摩擦焊工艺试验,并与相同工艺条件下的常规搅拌摩擦焊进行了对比.结果表明,超声振动能够减小焊速/转速比较大时的焊缝内部隧道型缺陷,增大材料对接混合区宽度和焊核区体积,细化焊核区和热力影响区微观组织,提高接头抗拉强度和焊核区显微硬度.     

5A90铝锂合金搅拌摩擦搭接焊接头组织与性能分析

以1.5 mm的5A90铝锂合金薄板为研究对象,进行搅拌摩擦搭接焊试验研究。结果表明:搭接接头焊核区内发生动态再结晶,生成细小的等轴晶粒,热机影响区在搅拌摩擦作用下晶粒发生变形,热影响区在热循环作用下晶粒粗化。板材厚度方向的金属流动行为导致了搭接界面迁移,随着轴肩下压量的增加,最大迁移高度增加。显微硬度测试表明,母材区硬度最高,热机影响区和热影响区硬度下降,焊核区硬度上升。     

2024铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能及电化学腐蚀行为

通过拉伸测试、硬度测试、电化学测试,研究了2024-T3合金板材搅拌摩擦焊接接头的力学性能、显微组织和局部腐蚀行为。结果表明:焊接接头的硬度曲线呈现W型,轴肩区域内硬度较低,在远离焊缝中心约10 mm的区域内出现了明显软化,软化区处于热影响区;热影响区的耐蚀性高于焊核区的,焊核区的腐蚀电位最低,腐蚀电流最高,抗腐蚀性能较差。主要是由于在该焊接参数下,焊核区经历了较高的温度,强化相(S相)发生粗化,腐蚀敏感性提高。     

6061-T6铝合金超声振动强化搅拌摩擦焊接头组织与性能

将超声振动施加在搅拌头前方的待焊工件上,开展了6061-T6铝合金板超声振动强化搅拌摩擦焊工艺试验。通过显微组织观察、拉伸试验和显微硬度测试来评价接头组织与性能,比较了超声振动条件下的接头组织与性能与常规搅拌摩擦焊接头的差异。试验结果表明,超声振动细化了焊核区和热机影响区的晶粒组织,提高了接头抗拉强度、断后伸长率和显微硬度。     

5A06铝合金搅拌摩擦焊接接头的金属流动规律,显微组织以及腐蚀行为研究

对5A06铝合金在搅拌摩擦焊接过程中的金属流动规律以及焊后显微组织演变和腐蚀行为进行研究。结果表明:由于受到扭转和漩涡运动的综合作用,前进侧金属被直接卷入搅拌针的螺纹内部,然后被向下挤压进入焊核区。然而,后退侧的金属展现出无序的金属流动模式。通过扫描电子显微镜电子背散射分析发现,搅拌区的晶粒在动态再结晶的作用下发生了明显的细化,再结晶后平均晶粒尺寸约为6μm。对搅拌区的扫描电子显微分析结果表明,β相(Al_3Mg_2)和Al6(Mn,Fe)呈弥散分布,且和母材相比Al6(Mn,Fe)颗粒明显细化。同时,焊缝截面的硬度分布表明焊后5A06铝合金具有软化趋势,最小硬度值(HV)为720 MPa,位于搅拌区和热机影响区的界面处。通过电化学分析和浸泡后的组织观察发现搅拌区的耐腐性明显优于母材,母材的腐蚀电位为–0.725 V,而搅拌区域腐蚀电位升高35 mV。     

LZ91镁锂合金搅拌摩擦加工的组织与力学性能

对LZ91镁锂合金进行了搅拌摩擦改性加工,采用光学显微镜、拉伸试验机、显微硬度测试仪等设备对LZ91镁锂合金搅拌摩擦加工的表面形貌、金相组织、拉伸性能和显微硬度进行测试和分析。结果发现:当旋转速度为1800 r·min-1、加工速度在30～100 mm/min时,LZ91镁锂合金加工表面成型良好,无明显缺陷,表面存在"起皮"现象,"起皮"程度随加工速度增大而变小。随加工速度的增加,搅拌摩擦加工焊核区晶粒呈现出逐渐变小的现象。α-Mg相和β-Li相在前进侧热机影响区的向上弯曲变形程度大于在后退侧的变形程度。相比前进侧热机影响区,后退侧热机影响区的α-Mg相晶粒显著细化,而β-Li相晶粒却明显粗化。加工速度在30～100 mm/min范围增大时,抗拉强度和焊核区的显微硬度先上升后下降,伸长率逐渐变大。当加工速度为60 mm/min时,抗拉强度达到最高值252 MPa。     

6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头 微观组织及耐应力腐蚀性能

利用光学显微镜、透射电镜以及四点弯曲应力腐蚀方法研究6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的微观组织及其应力腐蚀性能。结果表明,6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头硬度分布呈"W"型,其中热影响区的硬度最低,焊核区的硬度有所升高,母材硬度最高;铝合金母材的主要强化相为含铜Q'相,而焊核区大部分强化相消失,存在大量位错,主要强化机制为细晶强化、位错强化和固溶强化;搅拌摩擦焊接头表现出良好的抗应力腐蚀性能,但仍出现点蚀现象,其中热影响区为接头耐蚀性的薄弱部位。     

7085-T7452高强锻造铝合金搅拌摩擦焊组织及性能分析

7085铝合金是一种高强、高淬透性锻造铝合金,在航天航空领域具有广泛的应用前景,因此本文对7085-T7452高强铝合金搅拌摩擦焊接头的力学性能、硬度分布、冲击韧性及显微组织等进行了详细的分析。结果表明,7085-T7452高强铝合金具有较好的搅拌摩擦焊工艺性能,其接头强度达到了母材的85%以上。由于搅拌头对焊核区强烈而均匀地搅拌,使焊核区组织为细小的等轴晶粒,而热影响区组织发生粗化,晶粒粗大,热影响区的硬度比母材和焊核区均低,因此热影响区是焊接接头中最薄弱的环节;搅拌摩擦焊改善了焊接接头的冲击韧性,焊核区和热影响区的冲击韧性比母材好。     

焊接参数对7A04铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能的影响

采用不同的焊接参数对3 mm厚7A04铝合金板进行焊接,并对接头的组织、沉淀相、力学性能及断口形貌进行了分析. 结果表明,焊核区组织发生动态再结晶,形成细小的等轴晶粒,热影响区晶粒发生明显粗化. TEM分析结果显示,经搅拌摩擦焊后,焊核区部分沉淀相溶解. 焊核区晶粒尺寸随焊接速度增大而减小. 当焊接速度为120 mm/min,旋转速度为800 r/min时,接头强度达到最大值 454.2 MPa,为母材的95%,断后伸长率为3.97%,为母材的70%. 硬度测试显示搅拌摩擦焊接头发生软化,焊缝区域硬度低于母材,硬度值最低点出现在热影响区;拉伸断口形貌SEM图像表明接头断裂方式为韧性和脆性混合型断裂.     

Al-Zn-Mg铝合金厚板搅拌摩擦焊接头组织与分层性能

采用搅拌摩擦焊方法对14 mm厚Al-Zn-Mg铝合金进行对接焊接,研究了沿厚度方向分层切片的横向拉伸和应力腐蚀性能,揭示搅拌摩擦焊接头分层力学和腐蚀性能的不均匀性。研究结果表明,焊核区为细小的再结晶组织,焊核区从上表层到下表层晶粒尺寸逐渐减小;接头两侧的热影响区存在明显软化区;接头分层的抗拉强度波动较小,在315～330 MPa之间,断裂位置均位于前进侧的软化区;接头上、下表层在四点弯曲试验中均未发生腐蚀断裂,接头上、下表层热影响区的腐蚀敏感性最高;晶内析出相发生粗化和晶界析出相连续分布,是导致热影响区力学性能和耐蚀性能降低的根本原因。     

7075铝合金搅拌摩擦加工区域的微观结构和力学性能

利用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射技术(EBSD)、显微硬度测试和拉伸试验研究了7075铝合金搅拌摩擦加工后的微观组织和力学性能。结果表明,加工区域硬度分布曲线呈"W"型分布,硬度最低值出现在后退侧的热影响区,加工后的材料经拉伸试验后,断裂面与加工表面呈45°夹角,且断裂位置出现在硬度最低处。焊核区中搅拌区的平均晶粒尺寸最大,漩涡区次之,轴肩影响区晶粒尺寸最小。轴肩影响区,第二相在晶界分布较多,搅拌区和漩涡区第二相的分布差异并不明显,热影响区的第二相含量最少,第二相的分布和硬度的变化规律有关。搅拌区、轴肩影响区和漩涡区均发生了动态再结晶,但这三个区域小角度晶界的含量均存在差异。     

附加超声对6061-T6铝合金/Q235钢搅拌摩擦焊搭接工艺优化

采用超声振动强化搅拌摩擦焊接工艺实现了6061-T6铝合金和Q235钢异种金属的有效连接,考察了超声能量对焊缝成形、接头组织、力学性能以及焊接载荷的影响.结果表明,施加超声能量可以显著改善焊缝表面成形,增加铝/钢界面区和焊核区的宽度.超声振动细化了焊核区和热力影响区的晶粒组织,改变了搭接接头的断裂机制和断裂位置,提高了...     

2219-O铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能与组织

对2219-O铝合金进行搅拌摩擦焊试验,使用Wilson-硬度计和Instron-5982电子万能试验机对焊接接头的硬度和拉伸性能进行测试,并利用扫描电镜对焊接接头进行微观组织观察和能谱分析。试验结果表明:从从焊核区到热影响区,硬度值先减小后增大,热机影响区硬度值最低,拉伸断裂位置均位于该位置。2219-O搅拌摩擦焊接头四个区域均生成了不同形态的θ(Al_2Cu)相。母材区θ相弥散分布;焊核区θ相大小基本一致且均匀分布;热机影响区θ相发生异常的不规则脱落,留下凹坑,并且部分θ相断裂和凹陷于α(Al)基体中;热影响区θ相发生了长大,高度富集的现象。能谱检测(EDS)发现Cu含量按照从母材区、焊核区、热影响区到热机影响区的顺序呈下降趋势。     

搅拌摩擦加工研究进展

搅拌摩擦加工(FSP),是一种新型的材料塑性变形加工方法,它是在搅拌摩擦焊(FSW)的基础上提出的。从发明至今,研究者已经成功将FSP用于铸造金属微观组织细化、超塑性材料的制备、材料表面改性以及各种复合材料的制备中。搅拌摩擦加工工艺与搅拌摩擦焊接工艺基本相同,工艺参数对搅拌摩擦加工材料质量有很大的影响。综述了搅拌摩擦加工近年来的研究进展,主要包括不添加增强相的FSP和添加增强相的FSP两大类。其中不添加增强相的FSP主要有铸造金属微观组织细化和超塑性材料制备,添加增强相的FSP主要有材料表面改性和复合材料制备。搅拌摩擦加工制备复合材料根据添加相是否与基体反应生成增强相,又分为非原位合成法制备复合材料与原位合成法制备复合材料。文中对以上内容分别进行了总结与评述,最后指出了FSP今后发展应用的方向。     

船用铜合金搅拌摩擦焊研究

针对典型的船用铜合金开展了搅拌摩擦焊试验研究,通过金相显微镜、投射电子显微镜和能谱分析观察研究了焊缝的组织形貌,通过显微硬度、拉伸性能试验测试了接头的力学性能。结果表明,采用搅拌摩擦焊可以得到性能良好的船用铜合金焊缝。接头焊核区由均匀细小的等轴晶粒组成,顶锻区、热机影响区的等轴晶由于摩擦热作用晶粒有所增大,热影响区晶粒受热长大。焊核晶粒发生动态再结晶,得到细晶强化,同时强化相细小分布均匀,实现了弥散强化。焊缝厚度方向硬度比较均匀,没有明显的软化区,水平方向硬度从焊核到母材逐渐降低。接头抗拉强度与母材相当,屈服强度高于母材。     

铜的搅拌摩擦焊研究

采用搅拌摩擦焊技术焊接铜克服了传统熔焊的缺点,使接头具有优良的件能,.因而具有广阔的应用前景.文中从微观组织与流动行为、上艺参数与接头性能以及热循环与温度场分析三个方面.系统介绍铜的搅拌摩擦焊的研究进展,为进行相关研究提供参考依据.综合分析表明,铜的搅拌摩擦焊接头组织分为焊核区、热机影响区热影响区,某些情况下热机影响区或热影响区不明显,而洋葱环的出现与否与焊接参数有关,接头强度略低于母材,接头焊核区的硬度最高,但也出现软化现象.轴肩摩擦产热足最主要的热量来源,距母材表面不同深度处的温度随距离和时间的变化存在较大差异.     

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%。     

BFe10-1-1白铜FSW接头组织和力学性能研究

采用搅拌摩擦焊对4 mm厚的BFe10-1-1铜合金进行焊接,研究了焊接参数对接头组织和力学性能的影响规律。结果发现:在机械力和焊接热循环的作用下焊缝金属达到塑性状态,形成3个不同的区域:焊核区,热机影响区,热影响区。随着旋转速度的增加,接头的强度呈现出先升高后降低的趋势,最高可达母材的93.8%,断口均具有韧性断裂的特征。接头横截面中显微硬度大致呈W型分布,焊核区硬度最高,热影响区的硬度最低。不同区域的低温冲击试验表明,在-20～-100℃之间,搅拌摩擦焊接头各区域冲击韧性变化很小,焊核区冲击韧性最高,热机影响区的冲击韧性最小,表明BFe10-1-1搅拌摩擦焊接头具有良好的低温冲击性能。     

6061铝合金搅拌摩擦焊接头性能研究

采用搅拌摩擦焊对6 mm厚6061-T6铝合金板在不同工艺参数下进行焊接。观察了接头的显微组织,研究了接头室温拉伸性能及晶间腐蚀性能,测试了接头腐蚀前后的显微硬度。结果表明:在搅拌头转速900r/min、焊接速度100 mm/min、焊后缓冷工艺下,可得到性能较好的接头,其抗拉强度可达到母材的74%。接头显微硬度呈现"W"型分布,存在明显的软化区,母材的硬度最高,热影响区的硬度最低。晶间腐蚀最严重的部位发生在焊核区,经腐蚀后接头硬度显著下降。