铝合金LD10的搅拌摩擦组织及性能分析

搅拌摩擦焊是20世纪90年代发展起来的新型固态塑性连接方法，在航空航天结构中铝合金件的焊接方面有很好的应用前景。文中试验研究了航空航天结构件常用的LD10铝合金的搅拌摩擦焊技术。通过工艺试验，对其塑性连接时的焊缝成形、焊缝组织形态及接头的力学性能进行了分析。研究结果表明，用搅拌摩擦焊方法焊接板厚6mm的LD10铝合金，当规范参数合适时，可获得外观成形美观、内部无缺陷、几科无变形的平板对接接头。从显微组织角度，焊接接头可分为五个区域，即焊核、热力影响区、热影响区、轴肩变形区和探针挤压区，各区域的组织有明显的特征。接头的力学性能试验表明，接头的抗拉强度可达母材的87％，高于熔焊接头的强度，断裂位置大多位于热影响区。     

MB3镁合金固态塑性连接组织性能研究

研究了MB3镁合金的搅拌摩擦焊技术。对其塑性连接时的焊缝成形，焊缝组织形态及接头的力学性能进行了分析。结果表明，用搅拌摩擦焊方法焊接MB3镁合金，当工艺参数合适时，可获得外观成形美观、内部无缺陷，几乎无变形的平板对接接头。接头力学性能试验表明，其抗拉强度可达母材的97．2％，高于熔焊接头的强度，断裂位置大多位于热影响区。     

铝合金FSW拼焊板塑性变形规律研究

铝合金搅拌摩擦焊拼焊板焊缝各区力学性能的差异导致拼焊板成形时严重的不均匀性,降低了拼焊板的成形性能,极大地限制了铝合金拼焊板的应用。以2024铝合金搅拌摩擦焊拼焊板为研究对象,通过实验和有限元模拟系统研究接头力学性能失配对铝合金拼焊板塑性成形性能的影响规律和机理。对铝合金搅拌摩擦焊接头进行金相检验和硬度测试,根据接头组织及硬度分布特征,将搅拌摩擦焊接头划分为焊核区、热机影响区、热影响区以及母材区4个部分,以此建立搅拌摩擦焊接头的有限元模型,并对接头变形过程中的约束与协调变形规律进行分析。接头变形时拉伸应力在屈服应力最小的区域最低,在屈服应力较大的区域相应升高,且在接头中存在失配比交界处都会发生突变。从形变能的角度分析,这主要是由于力学性能失配而导致变形不协调及相互约束,表现在接头拉伸性能上就是屈服强度及屈服位置、抗拉强度、延伸率随接头各区失配比组合的差异。     

2A12厚板铝合金搅拌摩擦焊接头组织性能研究

本文通过对航空航天结构件常用的2A12@g合金的搅拌摩擦焊实验，研究了在不同焊接工艺下焊缝组织及接头的力学性能。研究结果表明，用搅拌摩擦焊方法焊接板厚12mm的2A12铝合金，当工艺参数合适时，可获得成形美观、内部无缺陷、几乎无变形的平板对接接头。从显微组织角度，焊接接头可分为不同区域。力学性能实验表明，接头的抗拉强度可达母材的86％，高于熔焊接头的强度，断裂位置大多位于热影响区。     

A A8009合金与2618合金搅拌摩擦焊接头组织性能研究

搅拌摩擦焊是一种在异种合金的焊接方面有很好应用前景的新型固态塑性连接方法.采用这种技术实现了喷射沉积Al-Fe-V-Si合金(AA8009)和2618合金的焊接,并对其塑性连接时的焊缝成形、焊缝组织形态及接头的力学性能进行了分析.结果表明,用搅拌摩擦焊方法焊接板厚3 mm的AA8009合金和2618合金,当焊接工艺参数合适时,可获得外形美观的平板对接接头.从显微组织角度看,焊接接头可分为3个区域,即焊核区、热机械影响区和热影响区,各区域的组织有明显的特征.接头的力学性能试验表明,接头的抗拉强度可达到母材的88%.     

镁合金薄板的搅拌摩擦焊工艺

搅拌摩擦焊是一种新型的塑化连接工艺,对于用熔化焊方法难于焊接的有色金属,有着极大的应用潜力。本文针对我国航空航天工业中常用的MB8镁合金,试验研究了镁合金薄板的搅拌摩擦焊工艺,对焊缝的成形特点、接头组织特征及力学性能进行了分析探讨。结果表明,MB8镁合金塑化连接的接头外观成形良好,内部无气孔、裂纹,焊后焊件几乎无变形,接头性能可达到母材抗拉强度的76％。塑化连接接头由焊核和热影响区组成,焊核区是经历了动态再结晶的细小晶粒,热影响区的晶粒较粗大。     

LD10铝合金搅拌摩擦焊接头的腐蚀特性

利用搅拌摩擦技术对LD10铝合金板材进行焊接,观察了搅拌摩擦焊接头搅拌区、热机械影响区、热影响区及母材区的微观组织。通过浸泡试验、盐雾腐蚀试验、动电位极化和电化学阻抗谱评估了接头的腐蚀特性,分析了LD10铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀机理。发现搅拌摩擦焊接头区域的开路电位高于母材区,同时腐蚀电流密度小于母材区,且接头区域的容抗弧半径比母材区更大。LD10铝合金搅拌摩擦焊焊接接头耐蚀性好于铝合金母材,这同搅拌区晶粒细小和Cu Al2析出相分布均匀有关。     

超声波对搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响及其机理分析

介绍了一种新型的超声复合搅拌摩擦焊技术,能够获得力学性能更优、微观组织更加均匀的搅拌摩擦焊接接头。设计同一参数条件下的工艺试验方法,分析6061 T6、2219 T6、5A06 H112三种铝合金对接接头的金相组织特征和接头力学性能,并与传统搅拌摩擦焊进行对比。通过对比金属塑性流动的规律与焊缝截面成形情况,总结超声波对搅拌摩擦焊接接头组织及力学性能的影响和机理。     

LF6铝合金薄板搅拌摩擦焊工艺研究

试验研究了LF6铝合金薄板搅拌摩擦焊工艺，优化了工艺参数，分析了焊缝表面成形及焊接接头组织，力学性能，结果表明：LF6铝合金具有良好的搅拌摩擦焊性能，焊缝区发生动态再结晶，焊缝晶粒被细化，优化工艺参数可使焊接接头强度达到或高于母材。     

铝合金薄带材对接搅拌摩擦焊接工艺研究

在实际生产中无法实现铝合金薄带材的对接连接。利用搅拌摩擦焊对厚度为0.7、0.5、0.4 mm铝合金薄带材进行试验,改变参数对搅拌摩擦焊工艺进行优化。针对焊接时铝合金薄带材受力易变形的问题,测量焊接时铝合金薄带材的受力大小,确定焊接薄带材的厚度极限和最佳工艺参数。研究表明:用搅拌摩擦焊可以实现铝合金薄带材对接方式的连接。通过拉伸试验其力学性能满足工业生产的需求,断裂发生在热影响区,焊缝接头强度较高。     

强制冷却搅拌摩擦焊接工艺

搅拌摩擦焊接在工业生产中应用的主要问题之一,是焊接硬化状态材料时接头强度系数较低.简要分析了焊接热对接头强度的影响,提出了在搅拌摩擦焊接过程中进行强制冷却的工艺方法.对比了强制冷却对紫铜搅拌摩擦焊接头表面状况、硬度分布和接头性能的影响,建立了强制冷却搅拌摩擦焊接过程中焊接区温度的近似表达式.结果表明,在紫铜搅拌焊接过程中进行强制冷却,可以降低焊接过程中焊缝及热力影响区变形金属的温度,减小接头软化的程度和范围,提高搅拌摩擦焊接接头的性能.采用转速1 500 r/min、移动速度0.3 mm/s的强制冷却的工艺方法,得到的紫铜搅拌摩擦焊接头抗拉强度达269 MPa.     

MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响

研究了MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响. 结果表明, MIG/FSW叠加焊缝熔合良好，叠加位置未出现气孔等缺陷，FSW焊核区及热影响区组织发生粗化，叠加位置附近微观组织出现明显改变；叠加区域硬度明显降低，尤其是FSW焊缝热力影响区和热影响区. FSW、中心叠加、前进侧热力影响区叠加和后退侧热力影响区叠加MIG焊接头的抗拉强度分别为219.8, 188.0, 195.4和191.4 MPa，MIG焊叠加降低了接头的抗拉强度，断口均表现韧性断裂特征；FSW焊接头及带有MIG叠加焊缝余高的三种接头中值疲劳强度分别为76.7, 65.0, 67.5和65.0 MPa，MIG焊叠加也使FSW接头的疲劳性能有所下降.     

Study of hybrid welding repair process of friction stir welding grove defect

Abstract

Gas tungsten arc welding (GTAW) repair process and GTAW+FSW (friction stir welding) hybrid repair process are studied to remove the large size groove defect formed during FSW. The experimental results indicate that the groove defect can be removed by both the repair processes. The tensile strength of the GTAW repair joint is only 55% of that of the base metal. The tensile fracture occurs at the transition zone between the weld zone and the heat affected zone, and the fracture surface of the repair joint is characterised by clear brittleness. In contrast, the GTAW+FSW hybrid repair joint has a high tensile strength equivalent to 70% of that of the base metal. The tensile fracture occurs at the overlap thermomechanically affected zone between the two FSW nuggets, and the fracture feature of the hybrid repair joint is partially plastic and partially brittle.     

轴肩尺寸对异种铝合金材料搅拌摩擦焊接头显微组织的影响规律

对5083铝/6082铝异种材料搅拌摩擦焊（friction stir welding,FSW）进行研究,重点分析轴肩直径对横截面形貌、显微组织与显微硬度的影响规律.结果表明,FSW接头焊核区由致密细小的等轴晶组成;增加轴肩直径可增加焊核区沿垂直焊缝方向的宽度以及增大焊核区、热影响区与热力影响区的晶粒尺寸.与后退侧的6082铝合金不同,前进侧5083铝合金的热力影响区发生了动态再结晶.显微硬度呈W形分布,最小值出现在热影响区.显微硬度的测试结果与焊核区的横截面形貌结果吻合.     

Microstructure and Properties of TIG/FSW Welded Joints of a New Al-Zn-Mg-Sc-Zr Alloy

A new Al-Zn-Mg-Sc-Zr alloy with low Sc content was welded by tungsten inert gas (TIG) and friction stir welding (FSW) techniques. The microstructure and properties of those two welded joints were investigated by property tests and microstructural observations. The results show that the new Al-Zn-Mg-Sc-Zr alloy has desirable welding property. The ultimate tensile strength and welding coefficient of the TIG joint reach 405 MPa and 76.7%, respectively, and in FSW joint those property values reach 490 MPa and 92.6%, respectively. The studied base metal has a deformed fibrous subgrains structure, many nano-scaled Al₃(Sc,Zr) particles, and very fine aging precipitates. In the TIG joint, the fusion zone consists of coarsened dendritic grains and the heat-affected zone (HAZ) has fibrous micro-scaled subgrains. The FSW welded joint is characterized by a weld nugget zone, thermo-mechanically affected zone (TMAZ), and HAZ. Due to plastic deformation around the rotating pin and anti-recrystallized effectiveness of Al₃(Sc,Zr) particles, the weld nugget zone has a very fine subgrain structure. The TMAZ experiences some dissolution of aging precipitates. Coarsening of aging precipitates was observed in the HAZ. The better mechanical properties of the FSW joint are derived from a fine subgrain structure and homogeneous chemical compositions.     

6061铝合金FSW接头与MIG焊接头对比试验

采用搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊分别对6061铝合金板进行了焊接试验,测试了焊接接头的强度,观察了焊接接头的金相组织,并进行了接头的硬度分布测试.结果表明,搅拌摩擦焊接头抗拉强度高达212.05 MPa,是母材抗拉强度的86％,比MIG焊的接头强度略高.焊接接头软化区宽度比MIG焊接头软化宽度窄.6061铝合金母材为典型的轧制组织,焊核区为细小的等轴晶组织,MIG焊接头焊缝为柱状晶组织.     

先进的搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊是利用一种特殊形式的搅拌头边旋转边前进，通过搅拌头与工件的摩擦产生热量，摩擦热使该部位金属处于热塑性状态，并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动，从而使待焊件压焊为一个整体。它可以焊接所有牌号的铝合金以及用熔焊方法难以焊接的材料，并突破了普通摩擦焊对轴类零件的限制。由于搅拌摩擦焊是固态焊接，所以没有熔化焊时的气孔、裂纹等缺陷。搅拌摩擦焊的接头性能普遍优于熔化焊的。     

ODS钢搅拌摩擦焊接头的微观组织及其高温力学性能

采用搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)技术对氧化物弥散强化(oxide dispersion strengthen,ODS)铁素体钢进行了焊接,并对焊接工艺进行了优化. 当转速为150 r/min,焊接速度为30 mm/min时可以获得无焊接缺陷的ODS钢焊接接头. 结果表明,采用FSW焊接的ODS钢接头的微观组织出现明显的洋葱环结构,搅拌区为等轴再结晶晶粒,前进侧热机影响区表现出明显的塑性流动的特征,热影响区的晶粒较母材也发生了明显改变. 接头的高温拉伸性能偏低,但经过温度1 150 ℃,时间1 h的热处理后,其高温拉伸性能得到大幅提高,与母材拉伸性能接近.     

轴肩辅助加热6082铝合金摩擦塞补焊接头组织及力学性能

为了解决搅拌摩擦焊匙孔类体积型缺陷修复问题,在填充式搅拌摩擦焊基础上,采用轴肩与母材摩擦辅助加热的方法对同种材料铝合金匙孔类缺陷进行摩擦塞补焊,在不同的塞棒转速下得到了成形良好的塞补焊接头.?结果表明,由于热输入和材料形变作用,接头不同区域组织发生了明显变化.?不同塞棒转速下接头组织及分布状态相似.?一个完整的塞补焊接...