Microstructure and Properties of Friction Stir Welded Joints of Al-Mg-Sc Alloy Plates

采用搅拌摩擦焊对铝镁钪合金热轧板和冷轧-退火板进行焊接。测定焊接接头的硬度分布和拉伸力学性能,采用金相和透射电子显微技术分析焊缝区显微组织特征和力学性能的关系。结果表明,热轧板和冷轧-退火板搅拌摩擦焊焊接系数高达92%;焊接接头上焊核区硬度最低、拉伸断口位于焊核区;焊核区在热循环作用下发生部分再结晶导致的亚结构强化的减弱以及Al3(Sc,Zr)粒子共格强化作用的消失是搅拌摩擦焊焊核区强度下降的主要原因。     

含钪铝合金变极性TIG焊接头组织与性能

采用变极性TIG焊接工艺对6 mm厚5B70含钪铝合金板材进行了焊接试验,对焊接接头的组织和力学性能进行了研究,分析了钪元素的作用。研究结果表明:接头的抗拉强度最高可达368 MPa,强度系数为0.89,断后伸长率为10.7%;断裂发生在熔合线处,断口形貌为韧窝;焊缝两侧硬度值最低,焊缝中心硬度稍高。在钪元素的作用下,焊缝组织得到了明显细化,熔合区形成的等轴晶层增强了焊缝与基材的相容性,热影响区的再结晶受到了抑制,接头的抗软化能力和抗拉强度提高。     

高速列车用6N01铝合金焊接接头的组织与性能

采用钨极氩弧焊(TIG)方法对6N01铝合金进行焊接,对焊接接头的微观组织、力学性能进行了研究.结果表明,6N01铝合金焊接性能较好,焊接接头的强度为186.7 MPa,可达到母材强度的65.6%.在焊接热循环的作用下,焊接接头的力学性能相对于基材发生了较大的变化,焊接热影响区内的软化区是合金接头的最薄弱环节,拉伸试验时在该处发生断裂,其次是焊缝处.     

Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金板材搅拌摩擦焊和氩弧焊焊接接头的对比

研究Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金的焊接工艺和焊接接头组织和性能。采用搅拌摩擦焊（FSW）和氩弧焊（TIG）2种焊接工艺对该合金的热轧和冷轧-退火2种使用态板材进行焊接。采用比较研究的方法测定和研究焊接接头的力学性能和显微组织,利用光学显微镜和透射电子显微镜研究焊缝的显微组织和力学性能之间的关系。结果表明,与基材相比,Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金的热轧和冷轧-退火板材的FSW和TIG焊接接头的强度均下降,但FSW焊接系数高于TIG焊接系数。这是因为FSW焊接接头焊核区亚结构强化的丧失和Al3（Sc,Zr）的析出强化作用的极少量丧失,而TIG焊焊接接头的软化主要原因是其形变强化的完全丧失和Al3（Sc,Zr）的析出强化作用的大部分丧失,且搅拌摩擦焊焊核区晶粒比TIG焊的焊缝区晶粒更细小。     

5B70铝镁钪合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

采用搅拌摩擦焊工艺对6 mm厚5B70铝镁钪合金板材进行了焊接试验,对焊接接头的组织和力学性能进行了研究。研究结果表明:接头的抗拉强度可达385.2 MPa,强度系数为0.93,断后伸长率为11.5%;接头属于韧性断裂,接头上部韧窝尺寸大于中、下两部分的韧窝;接头硬度分布曲线呈W形,硬度最低处出现在前进侧热机影响区和热影响区;接头下部的硬度明显高于上部;BM区分布大量的Al_3Sc相,搅拌摩擦焊接头各区域经过焊接作用后仍然分布Al_3Sc相,而在HAZ区出现了Al_(12)Mg_(17)相。     

AZ31镁合金薄板的CO2激光焊接接头性能

采用CO2激光焊接试验系统对AZ31镁合金薄板进行了焊接,研究了不同工艺条件下焊缝熔宽的变化,并对焊接接头的微观组织和接头性能进行了研究.试验结果表明,激光功率和焊接速度对焊缝熔宽有较大的影响.显微硬度测试和接头拉伸试验结果表明:焊接接头区域的显微硬度和抗拉强度都高于母材,焊接接头具有良好的力学性能.接头区域的晶粒细化和新的合金相的形成是接头性能改善的主要原因.     

微量钪对Al-Zn-Mg-Zr热轧板搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用硬度测试、室温拉伸性能测试、金相显微和透射电镜研究微量钪对Al-Zn-Mg-Zr热轧板搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响。结果表明:微量钪使Al-Zn-Mg-Zr合金母材的抗拉强度和屈服强度分别提高22MPa和42MPa,使焊接接头的抗拉强度和屈服强度分别提高19MPa和33MPa;焊核处硬度的提高来源于搅拌摩擦引起的细晶强化、固溶强化以及第二相的弥散强化,热影响区硬度的降低则是由于焊接热循环引起的析出相的粗化;微量钪使Al-Zn-Mg-Zr合金母材及焊接接头强度的提高的主要原因是细晶强化和Al3(Sc,Zr)粒子的析出强化。     

织构对铝-镁-钪合金板材平面各向异性的影响

采用室温拉伸、X-射线衍射技术(XRD)等方法研究了不同取向条件下铝-镁-钪合金冷轧-退火态板材的织构类型以及拉伸力学性能的各向异性.通过Schmid因子及其倒数的加权计算,初步探讨了织构对合金板材力学性能各向异性的影响.结果表明,经350℃×1h退火后,铝-镁-钪合金板材的织构组分主要为S织构{123}<634>和Brass织构{110}<112>等典型的形变织构;合金板材在纵向(0°方向)和横向(90°方向)的屈服强度较高,在45°拉伸方向的屈服强度较低,并且表现出反常的各向异性,而伸长率则在45°拉伸方向上最高.经分析可知,织构是影响合金板材平面各向异性的主要因素.     

铝锌镁钪锆合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

通过对铝锌镁钪锆合金热轧板进行搅拌摩擦焊接试验,对合金焊接接头的力学性能和焊接接头各个区域的微观组织进行了分析.结果表明,沿焊接接头焊缝横截面的显微硬度呈W形分布,硬度最高处位于焊核区,硬度最低处位于距焊缝中心12mm的热影响区,焊接接头焊接系数达到0.90;焊核区大小为1～2μm的再结晶等轴晶粒,基材中的析出相被破碎和部分溶解为细小的圆颗粒;热机影响区的晶粒发生了强烈的弯曲变形,晶内析出相由片状转变为短棒状;热影响区的晶粒发生了明显长大,析出相也明显粗化;焊接接头拉伸断口都发生在热影响区内.     

镍基高温合金焊接接头组织性能及工艺优化

采用不同的焊接工艺参数,对GH4169镍基高温合金薄板进行MIG焊接正交试验。通过金相试验,观察镍基高温合金焊接接头的显微组织,可以划分为焊缝中心等轴晶区、焊缝边缘柱状晶区、热影响区和母材组织。利用室温拉伸和显微硬度试验,测定镍基高温合金焊接接头的抗拉强度、断后伸长率与显微硬度等力学性能,并与母材的力学性能进行比较。使用极差分析法,研究焊接电流、电弧电压与焊接速度对接头力学性能的影响规律,并获得了优化的焊接工艺参数。     

Mechanical Properties and Microstructure of TIG and FSW Joints of a New Al-Mg-Mn-Sc-Zr Alloy

A new Al-5.8%Mg-0.4%Mn-0.25%Sc-0.10%Zr (wt.%) alloy was successfully welded by tungsten inert gas (TIG) and friction stir welding (FSW) techniques, respectively. The mechanical properties and microstructure of the welded joints were investigated by microhardness measurements, tensile tests, and microscopy methods. The results show that the ultimate tensile strength, yield strength, and elongation to failure are 358, 234 MPa, and 27.6% for TIG welded joint, and 376, 245 MPa and 31.9% for FSW joint, respectively, showing high strength and superior ductility. The TIG welded joint fails in the heat-affected zone and the fracture of FSW joint is located in stirred zone. Al-Mg-Mn-Sc-Zr alloy is characterized by lots of dislocation tangles and secondary coherent Al₃(Sc,Zr) particles. The superior mechanical properties of the TIG and FSW joints are mainly derived from the Orowan strengthening and grain boundary strengthening caused by secondary coherent Al₃(Sc,Zr) nano-particles (20-40 nm). For new Al-Mg-Mn-Sc-Zr alloy, the positive effect from secondary Al₃(Sc, Zr) particles in the base metal can be better preserved in FSW joint than in TIG welded joint.     

焊丝成分对6082-T6铝合金焊接接头组织和性能的影响

采用ER5356和ER5087焊丝对12 mm厚6082-T6铝合金进行熔化极惰性气体保护焊(MIG)后,通过显微硬度测试、拉伸力学性能测试、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等研究焊丝成分对焊接接头力学性能与显微组织的影响。结果表明:采用ER5087焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头焊缝区晶粒更细小;抗拉强度、屈服强度、断后伸长率以及焊接系数均高于ER5356焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头的;两种焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头的硬度最低区域与拉伸断裂位置均在距离焊缝中心10~15 mm处的热影响区,该区域β″强化相聚集长大、粗化,导致析出相强化作用减弱,成为焊接接头性能最薄弱区域。     

新型高铜的6005A铝合金焊接接头疲劳性能

采用扫描电镜,透射电镜,拉伸试验及疲劳试验分析两种6005A铝合金焊接接头的组织及疲劳性能,揭示影响6005A铝合金焊接接头疲劳裂纹形成的主要原因.结果表明,适量铜能显著提升商用6005A铝合金拉伸性能与疲劳性能,其抗拉强度、断后伸长率和高周疲劳强度分别为220 MPa,12%和106 MPa.6005A铝合金焊接区域疲劳失效源于受焊接热输入影响的沉淀相Mg₂Si粗化长大,适量铜能稳定热影响区相成分,改善远离焊缝的软化区间强化相Mg₂Si在结晶面上偏聚,提高接头区域的疲劳性能.     

焊后热处理对6063铝合金激光填丝焊接头组织与性能的影响

采用激光填丝焊对6063铝合金进行焊接,并对焊接接头进行人工时效和固溶+人工时效的热处理。通过光学显微镜、扫描电镜观察及拉伸试验,对焊后经不同热处理的焊接接头组织和性能进行研究。结果表明:未热处理的焊接接头抗拉强度为196 MPa,焊缝内部为铸态组织,弥散分布着Mg₂Si强化相,熔合线附近存在向焊缝内部生长的粗大柱状晶,焊缝内部为细小的树枝晶,焊缝中心为等轴晶;经时效处理后,焊接接头组织不均匀性和强化相的分布得到改善,焊接接头抗拉强度提高27 MPa;经固溶+时效处理的焊接接头抗拉强度提高64 MPa,焊缝组织、熔合区及热影响区组织得到显著细化。焊接接头均为韧脆混合断裂;时效处理的断口韧窝大小差异较大,韧窝较深;固溶+时效处理后的断口韧窝大小均匀,韧窝尺寸较大较深,韧窝数量更多。     

焊后热处理对Al-Zn-Mg-Cu合金MIG焊接接头组织与性能的影响

采用ER5356焊丝对Al-4.6Zn-1.5Mg-0.15Cu合金板材进行熔化极钨极氩弧焊试验,并对焊接接头进行了不同的焊后热处理。借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)研究不同焊后热处理试样的组织变化规律,并进行了显微硬度测试与拉伸试验。结果表明:经固溶加时效处理后,焊接接头抗拉强度与显微硬度得到明显提升,抗拉强度与焊缝硬度均值分别提高至304 MPa与85 HV,相比焊后未处理的263 MPa与66 HV,增幅分别达15.6%与28.8%。焊接接头经时效处理后,组织的不均匀性及强化相的分布得到改善;而经重新固溶后,第二相发生回溶,再经时效处理将使得一部分不稳定的过饱和固溶体重新析出且弥散分布。     

Friction stir welding of AZ31 magnesium alloy

Friction stir welding (FSW) is an new solid-phase joining technology which has more advantages over fusion welding methods in welding of aluminum and other non-ferrous metals. The effects of welding parameters on mechanical properties and microstructure during friction stir welding of AZ31 magnesium alloy were studied in this paper. Microstructures and mechanical properties of the joints were investigated by means of optical microscopy, scanning electric microscopy ( SEM ) , micro-hardness analysis, and tensile test. Experimental results show that the magnesium alloy can be successfully welded by FSW method, and the ultimate tensile strength (UTS) of FSW joint reaches up to 90 percent of base metal. The microstructures of welded joints exhibit the variation from dynamically recrystallized fine grains to greatly deformed grains. Hardness in nugget zone was found lower than the base metal but not too obvious.     

Methods of overlapping closed joints in friction stir welding of thin wall structures made of aluminium alloys

Three methods of completing closed (circular and annular) welded joints in welding the 1570C alloy of an Al–Mg–Sc system with a thickness of 11 and 35 mm (using the output wedge, a tool with a moving tip, friction welding) are discussed. The range of double stirring (the beginning to end of the welded joint) has a heterogeneous microstructure and mechanical properties. The distributions of the hardness of the weld metal after the first and second stirring cycle are similar if the working length of the tip is the same, and greatly differ if the working length of the tool used for the second pass is variable (as in welding with a moving tip). The ratio of the tensile strength of the welded joint and the parent metal is not lower than 0.9, which is higher than in arc welding. It is shown that the three methods of completing the closed joints can be used in practice.     

LF6/LD10铝合金搅拌摩擦焊工艺参数对接头性能的影响

通过LF6／LD10铝合金搅拌摩擦焊（FSW）的工艺试验研究，分析了工艺参数对其接头性能的影响。结果表明，当搅拌头的旋转速度值较低时，提高焊接速度有利于提高接头的抗拉强度值。当旋转速度值较高时，提高焊接速度对接头性能的影响不大。焊接速度较低时，改变旋转速度对于接头的力学性能影响不大；焊接速度较高时，提高旋转速度将会降低接头的力学性能。其它参数相同的条件下，材料所处的位置对接头拉伸性能的影响不大。其它条件相同，在焊接速度和旋转速度都较低时，使用无螺纹的搅拌头所得到的接头性能要优于带有螺纹的搅拌头施焊所得接头的性能；在焊接速度和旋转速度都较高时，搅拌针上的螺纹对于接头的力学性能的影响不大。