铝 / 镁异种金属搅拌摩擦焊研究现状及发展趋势

为进一步优化焊接工艺,提高铝/镁异种金属搅拌摩擦焊接头的性能,促进铝/镁异种金属结构在航空航天、轨道交通、汽车工业等领域的广泛应用,综述了近5年来国内外铝/镁异种金属搅拌摩擦焊接的最新研究成果,对焊接工艺参数、接头的力学性能、微观组织以及异种金属搅拌摩擦焊的新工艺进行了总结和分析。国内外大量研究结果表明,通过选择合适的工艺参数、改变搅拌针的偏移,可以获得抗拉强度较高、焊缝成形良好的铝/镁异种金属搅拌摩擦焊接头,焊缝中存在的金属间化合物是导致焊接接头性能不能满足工程应用的主要因素,但目前对于搅拌摩擦焊接过程中金属间化合物的产生、分布规律缺乏深入研究。     

CMT电弧增材制造铝青铜的微观组织及耐腐蚀性能研究

目的研究冷金属过渡技术(Cold metal transfer,CMT)增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金的微观组织演变规律以及在不同温度下的耐腐蚀性能。方法采用CMT电弧增材的方式制备了铝青铜合金的薄壁试样件,通过光学显微镜研究了试样件在不同位置的微观组织演变规律,并通过电化学工作站测试试样在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电位极化曲线,进而分析其耐腐蚀性能。结果 CMT电弧增材制造铝青铜合金的微观组织主要表现为3个区域。前3层微观组织由基材树枝晶转变为柱状晶的区域;中间稳定区域主要是垂直于基板方向生长的均匀柱状晶微观组织;以及在最后一层出现柱状晶转向树枝晶的区域。当温度由20℃上升到60℃时,该材料的稳定电位ER由-0.2540 V下降到-0.2745 V。自腐蚀电流密度由2.84×10-6 A/cm~2增加到了5.149×10-6A/cm~2。结论采用合适工艺参数,可以获得致密无缺陷的CMT电弧增材制造铝青铜合金薄壁试样,在试样的稳定区域,微观组织是外延生长的柱状晶。同时试样在质量分数为3.5%的NaCl浓度溶液中有着良好的耐腐蚀性能,并且由于腐蚀过程介质温度的升高,电极反应速度加快、溶液的对流和扩散加强,从而加快了阳极过程和阴极过程,加速了金属的腐蚀。由此可见,介质温度对腐蚀速率的影响是非常重要的。     

轴肩直径对6061铝合金搅拌摩擦焊轴向力的影响

目的 降低搅拌摩擦焊接过程中的轴向力,选择直径合适的轴肩,提高搅拌摩擦焊的焊接效率以及接头性能。方法 设计并使用了3种不同轴肩直径的搅拌头（9,12,15 mm）对6061铝合金进行焊接,记录并分析焊接轴向力的变化,观察焊缝表面形貌及微观组织,选择合适的轴肩直径。结果 “轴向力-时间”曲线上下起伏,当轴肩直径为15 mm时,曲线呈现较大的起伏;随着轴肩直径的减小,焊接轴向力也随之减小,当焊接速度为95 mm/min,搅拌头旋转速度为1500 r/min时,轴肩直径为9 mm的搅拌头所产生的平均轴向力最小,最小值约为2311 N;9 mm轴肩焊接所形成的焊缝表面形貌光滑,飞边量少;轴肩直径越小,焊核区晶粒尺寸越细小,当轴肩直径为9 mm时,焊核区晶粒尺寸为9.77 μm。结论 在相同的焊接参数下,选用9 mm轴肩所产生的轴向力小,焊缝表面形貌优,焊核区晶粒尺寸细化,接头力学性能好。     

6061铝合金搅拌摩擦焊工艺窗口的研究

目的提高6061铝合金搅拌摩擦焊接头的质量,确定合适的工艺参数范围。方法设计3种不同的搅拌头进行焊接,分析接头拉伸强度与组织性能,并根据试验结果建立工艺窗口,选择合适的轴肩尺寸及工艺参数范围。结果随着轴肩尺寸减小,焊缝宽度、金属流动性、热力影响区面积均减小,在较大的焊接速度及较小的搅拌头转速下,焊缝底部出现缺陷;采用轴肩直径小的搅拌头进行焊接,在一定焊接参数范围内,焊接接头的拉伸强度得到提高;随着轴肩直径减小,焊核区晶粒组织细化,材料变形程度减小;由建立的工艺窗口可知,当轴肩尺为9 mm时,可选择的参数范围最大。结论焊接时采用小尺寸轴肩,可以在搅拌头行走速度更低、转速更大的情况下,仍然可以保持合理产热量,使接头性能得到提高。     

背压机组液压调节系统改进与实践

为了提高背压机组液压调节系统负荷控制精度以及自动化水平,对原有系统进行改进,采用REXA执行器的DEH改进方案。通过实施后,背压波动、负荷调整范围等指标明显改善。     

搅拌头轴肩形状对6061铝合金FSW过程中轴向力的影响

为了机器人FSW工程化应用,研究搅拌头轴肩形状对轴向力的影响. 采用平面与凹面两种轴肩形状的搅拌头,对6061-T6铝合金板材进行搅拌摩擦焊,测量、记录和分析焊接过程中的轴向力,建立轴肩受力模型,综合分析轴向力的分布及变化规律. 结果表明,平面轴肩搅拌头焊接所得焊缝形貌优于凹面轴肩搅拌头;平稳焊接阶段轴向力分布曲线呈锯齿状波动,平面轴肩对应曲线的波动幅度较小;当搅拌头转速为1500 r/min、焊接速度为95 mm/min时测得轴向力最低,采用平面轴肩时所测轴向力为3 828 N,而凹面轴肩则为4 018.5 N. 分析认为凹面轴肩产生的焊接热输入较小,材料上下方向塑性流动的阻力较大,相应的反作用力也较大. 另外,根据受力分析,采用凹面轴肩焊接时,搅拌头前进方向的移动会叠加一定的轴向分力,导致凹面轴肩搅拌头焊接过程中所受的轴向力较大.     

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.     

工艺参数对Ti/Zn/Al异种金属搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

以3 mm厚2A14铝合金和TC4钛合金为对接材料,0.05 mm厚Zn薄片为中间层材料进行搅拌摩擦焊对接。研究了不同焊接参数对钛/铝异种金属搅拌摩擦焊对接接头宏观形貌、微观组织、力学性能的影响。结果表明:当焊接速度为75 mm/min,旋转速度为375~950 r/min,偏移量2.5 mm时,均可获得表面成形良好的焊接接头。但随着旋转速度的增加,焊缝表面粗糙度先减小后增大,而对接接头抗拉强度逐渐降低;当旋转速度为600 r/min,焊接速度从60mm/min增大到95 mm/min时,焊缝的飞边逐渐减少。当旋转速度为375 r/min,焊接速度为75 mm/min,偏移量2.5 mm时,抗拉强度达到最大值237.3 MPa,达铝合金母材抗拉强度的56.7%。     

立足航空 追求卓越 南昌航空大学焊接学科

南昌航空大学焊接学科创建于1952年,1985年开始培养硕士研究生;1990年获硕士学位授予权;1995年,与铸造、锻压等专业合并成材料科学与工程大类专业;1999年,与铸造、锻压专业合并成材料成型与控制工程专业;     

镍基单晶高温合金凝固组织特征的研究进展

镍基单晶高温合金的凝固组织对其最终的高温力学性能有着重要的影响,由于制造工艺条件限制,单晶高温合金的制备和加工中总会出现杂晶,保持单晶结构的完整性对提高单晶合金的冶金质量和降低维护成本具有重要意义.综述了镍基单晶高温合金在铸造、焊接、表面熔凝工艺条件下的凝固组织特征的研究现状,分析了工艺条件、工艺参数等对凝固组织和性能的影响,并展望了杂晶缺陷的控制、实现单晶叶片连接区的单晶化.