异种金属材料搅拌摩擦焊的研究现状及展望

对近年来国内外异种金属搅拌摩擦焊的研究现状进行了总结。重点对异种材料搅拌摩擦焊的特点、应用及其组织演化特征进行归纳和分析。异种材料连接结构具有两种材料综合的优异性能,随着异种材料连接结构应用前景的不断扩大,采用搅拌摩擦焊接技术的优势是生产效率高、焊接变形小、成本低、质量好等。但是,异种材料的搅拌摩擦焊技术存在一个突出的问题就是接头中存在金属间化合物,这会对其力学性能产生十分不利的影响。因此,在进行异种材料的搅拌摩擦焊时,对金属间化合物的形貌及分布状态的控制是获得优良焊接接头的关键所在。     

轻质异种材料摩擦焊研究现状

由于异种材料物理、化学性能及力学性能方面存在显著差异,导致其在焊接过程中容易出现被氧化、形成脆性金属间化合物、焊接变形严重等焊接缺陷。而摩擦焊作为一种绿色固相连接技术,因其焊接温度低、焊接质量好、焊接过程稳定等优点,已经在异种材料焊接中得到了广泛的应用。详细综述了异种材料搅拌摩擦焊、线性摩擦焊轴向摩擦焊的国内外研究进展,涉及到焊接工艺、力学性能和成分分析等方面,着重介绍了铝合金、镁合金、钛合金等轻质材料之间的摩擦焊接,并对今后的发展进行了展望。     

铝-铜的搅拌摩擦焊研究

搅拌摩擦焊是一种新型的固相连接方法.在铝一铜等异种材料连接方面具有潜在的应用前景.从焊接工艺、接头性能与微观组织等方面,介绍了铝一铜搅拌摩擦焊的研究进展,为进行相关技术研究提供了参考依据.分析表明.铝-铜搅拌摩擦焊的工艺参数范嗣较窄,接头力学性能有待提高;铝、铜流动特性差异的存在,导致焊核两侧呈现不同的结构;接头中存在多种金属间化合物,其分布形态、尺寸和数量对接头性能有较大影响.     

铝-钢异种金属搅拌摩擦焊研究

搅拌摩擦焊是一种新型的固相焊接方法,在异种材料连接方面有广阔的应用前景。本文从搅拌摩擦的工艺、性能及组织三方面分别介绍了铝-钢搅拌摩擦焊的研究进展,为其深入研究提供了依据。采用搅拌摩擦焊,异种金属铝-钢可以实现连接,但工艺参数选择范围较小,钢置于前进边时,铝-钢更易连接。由于铝一钢物理性能的差异,二者流动状态不同,焊核两侧呈现不同结构,接头的力学性能由于脆性金属间化合物的存在而降低。通过改变热输入或添加第三组元等微量元素的办法可以改善接头的力学性能。     

高效、固相焊接新技术--搅拌摩擦焊

在介绍搅拌摩擦焊（FSW）技术特点的基础上,对发达国家在搅拌摩擦焊接技术的工业化应用进行了综述,并且对中国搅拌摩擦焊中心在镁合金、铜合金、钛合金、塑料等材料的搅拌摩擦焊工艺研究、复杂铝合金构件开发以及搅拌摩擦焊设备制造等方面进行了较全面的介绍.搅拌摩擦焊接技术是一项高效、固相焊接新技术,在铝合金结构焊接方面具有广阔的应用前景.     

热塑性复合材料/金属搅拌摩擦焊研究进展

热塑性复合材料作为新型轻质材料,已经广泛应用于航空航天领域。金属与热塑性复合材料的异种材料连接因其能充分发挥两种材料各自的特性而备受关注。搅拌摩擦焊作为一种低热输入的焊接技术,在金属与热塑性复合材料异种焊接领域有广阔的应用前景。从热塑性复合材料与金属的搅拌摩擦焊焊接方法、炉具设计、焊接工艺参数以及连接机制等方面综合国内外研究成果进行系统性的综述,并对热塑性复合材料/金属异种搅拌摩擦焊的未来发展趋势做出展望。     

水下搅拌摩擦焊改善中厚度铝/镁成形和性能的研究

以厚度6 mm的铝/镁异种材料的搅拌摩擦焊为研究对象,分别在空气以及26.5℃和5℃的水下环境下进行焊接,对比研究不同环境下的接头的微观组织、接头性能,并对粘头机理进行探究。结果表明,水下搅拌摩擦焊能够有效降低焊接过程温度,抑制脆性Al-Mg金属间化合物的长大,缓解搅拌头粘头现象,能有效改善焊缝成形和接头力学性能。5℃冷却水环境下得到的铝/镁搅拌摩擦焊接头的拉伸性能和延伸率最高,达到129.3 MPa和4.4%,分别是常规空冷接头的1.8和3.9倍。同时揭示了搅拌头粘着材料主要由Mg2Al3和Al固溶体组成,说明搅拌头粘头现象与Al-Mg金属间化合物的生成直接相关。     

我国搅拌摩擦焊技术的研究现状与热点分析

从搅拌摩擦焊材料、工艺、焊接机理、有限元数值模拟、接头耐腐蚀性等方面分析了国内对搅拌摩擦焊研究取得的成果与现状,并预测了未来几年国内搅拌摩擦焊研究的热点和重点.分析认为:铝合金仍是未来几年搅拌摩擦焊的主要研究材料,而镁合金、铜合金、不锈钢、碳钢以及异种金属的搅拌摩擦焊将也将成为研究的热点.焊接工艺、有限元数值模拟以及接...     

复合热源搅拌摩擦焊技术概述

复合热源搅拌摩擦焊是在传统搅拌摩擦焊工艺的基础上,以常用焊接热源作为辅助热源的搅拌摩擦焊技术,旨在克服传统搅拌摩擦焊工艺的缺点和不足.文中概述了由等离子弧、火焰、激光、钨极氩弧、电流辅助、感应加热、超声波等辅助的复合热源搅拌摩擦焊的原理、国内外研究及应用,并对该领域的发展趋势进行了展望.     

钛合金/铝合金搅拌摩擦焊接头的显微组织

采用搅拌摩擦焊对TC1钛合金和LF6铝合金异种金属进行焊接,采用金相、扫描电镜和能谱观察分析焊接接头的组织.结果表明:搅拌摩擦焊接头中,钛合金母材与焊核的界面凸凹不平,边界处存在白亮颗粒,而铝合金母材与焊核的界面光滑、平整;焊核区铝合金基体上分布大小不等的颗粒,这种颗粒有两种类型,一种颗粒的尺寸较小、呈细长条状,另一种颗粒尺寸较大,整体呈暗灰色、边缘有少量发亮的条带.两种颗粒中均有Ti-Al金属间化合物存在;钛合金/铝合金异种材料焊接时,搅拌头的磨损很严重,在焊核和铝合金母材的边界存在搅拌头磨损后脱落的颗粒.     

搅拌摩擦在超塑性材料焊接及成形方面的应用

大量的研究结果表明搅拌摩擦焊接是保证超塑性材料焊接后仍能保持高强度和高塑性的有效焊接方法。尤其是在高应变速度、低温和较低流动应力情况，采用搅拌摩擦成形（Friction Stir Process:FSP）技术来生产超塑性材料是相对简单且有效的方法。对搅拌摩擦在超塑性材料焊接和成形方面的进展做了简要的总结，包括材料、工艺参数及其影响因素等方面。     

搅拌摩擦焊应用及焊接设备简介

介绍了搅拌摩擦焊的工艺过程，分析了搅拌摩擦焊焊缝及焊接过程的优缺点。对搅拌摩擦焊的应用和常用搅拌摩擦焊设备作了简要的描述。     

Review on underwater friction stir welding: A variant of friction stir welding with great potential of improving joint properties

Friction stir welding (FSW) is a solid-state welding process which is capable of joining materials which are relatively difficult to be welded by fusion welding process. Further, this process is highly energy-efficient and environmental-friendly as compared to the fusion welding. Despite several advantages of FSW over fusion welding, the thermal cycles involved in FSW cause softening in joints generally in heat-treatable aluminum alloys (AAs) due to the dissolution or coarsening of the strengthening precipitates leading to decrease in mechanical properties. Underwater friction stir welding (UFSW) can be a process of choice to overcome these limitations. This process is suitable for alloys that are sensitive to heating during the welding and is widely used for heat-treatable AAs. The purpose of this article is to provide comprehensive literature review on current status and development of UFSW and its importance in comparison to FSW with an aim to discuss and summarize different aspects of UFSW. Specific attention is given to basic principle including material flow, temperature generation, process parameters, microstructure and mechanical properties. From the review, it is concluded that UFSW is an improved method compared with FSW for improving joint strength. Academicians, researchers and practitioners would be benefitted from this article as it compiles significantly important knowledge pertaining to UFSW.     

Friction stir welding of aluminium casting alloys

The results of testing friction stir welding quality in relation to EN AC-43200 (AK9) and EN AC-45000 (AK64) aluminium casting alloys are presented. The test joints were made with the use of a welding machine constructed on the basis of numerically controlled milling machines. The assessment of the joint quality was made based on visual inspection, mechanical testing, weldment structure analysis and hardness tests. The purpose of the investigation was to discover the possibility of friction stir welding of casting alloys and the influence of welding conditions on joint properties and structure. The test results show good weldability of aluminium casting alloys by the FSW method. Sound welds can be obtained in a relatively wide range of welding parameters while the weld strength is satisfactory. In order to obtain the highest quality joints, the workpieces must be pressed onto the other, while the welding process cannot run with excessively high speed. The best mechanical properties of the joints were achieved when the friction process was conducted at a rotational speed of the mixing tool of 900 rpm.     

搅拌头--搅拌摩擦焊的心脏

搅拌头是搅拌摩擦焊技术的关键，它的好坏决定了搅拌摩擦焊能否扩大待焊材料的种类，能否提高待焊材料的板厚范围。现在有很多科研机构和企业正在研究更加高效的搅拌头，在此主要介绍搅拌头最近的发展情况。     

铝合金超声搅拌复合焊接

铝合金的搅拌摩擦焊（FSW）通常在焊接区形成上高下低”浅漏斗状”的温度场,使焊缝厚度方向的组织性能差异较大．为了得到更好的焊接效果,文中提出超声搅拌复合焊思想,将超声波通过搅拌头导入焊缝纵深处,以改善焊缝组织性能．试验采用2．5mm厚的2219铝合金分别用上述两种方法进行焊接,并对焊缝的微观组织和力学性能进行了分析比较...     

塑料板材搅拌摩擦焊工艺

以6mm和8mm聚氯乙稀板材为研究对象，用搅拌摩擦焊方法进行了工艺可焊性试验。试验证明，一定厚度的塑料板，不开坡口，用搅拌摩擦焊方法可一次焊成。虽然影响接头质量的因素很多，但只要焊接参数选择恰当，就能获得令人满意的焊接接头。     

Friction stir welding of copper alloys

Copper plates ,brass plates and copper/brass plates were friction stir welded with various parameters. Experimental results show that the microstructure of the weld is characterized by its much finer grains as contrasted with the coarse grains of parent materials and the heat-affected zones are very narrow. The microhardness of the copper weld is a little higher than that of parent plate. The microhardness of brass weld is about 25% higher than that of parent material. The tensile strength of copper joints increases with increasing welding speed in the test range. The range of parameters to obtain good welds for copper is much wider than that for brass. When different materials were welded, the position of copper plate before welding affected the quality of FSW joints. If the copperplate was put on the advancing side of weld, the good quality of weld could be got under proper parameters.     

搅拌摩擦焊在中国的发展

作为新世纪连接技术的新星,搅拌摩擦焊的发明、发展和工业化对世界工业制造领域产生了巨大的推动力.介绍了搅拌摩擦焊技术及其在中国的发展状况.     

防锈铝搅拌摩擦焊接

通过大量试验研究了防锈铝LF21搅拌摩擦焊接技术,深入分析了防锈铝搅拌摩擦焊接头的金相组织和力学性能,并探讨了焊接参数对组织性能的影响.对于3mm厚的防锈铝板,优化的搅拌头材料为ICr18Ni9Ti,形状为圆锥带凹面形,轴肩尺寸为φ12mm,焊针跟部直径为4mm,焊针端部直径为2.8mm,焊针高度为2.7mm.优化的焊接工艺参数范围为旋转速度950-1 500 r/min,焊接速度37.5～60mm/min.研究的成果可应用于有色金属材料搅拌摩擦焊接参数的优化,推动中国搅拌摩擦焊接技术在铝焊接中的应用.