Mg-Al异种金属激光对接焊接头组织和性能研究

对镁、铝异种金属进行激光对接焊接,研究了Mg/Al对接焊接接头组织和性能。通过SEM、EDS、XRD和显微硬度等方法对焊接接头进行结构和性能表征。结果表明,Mg-Al对接焊接时在激光功率2000 W、焊接速率2 m/min下可以得到成形良好的焊接接头。焊缝处主要生成了Al基固溶体相和Al3Mg2金属间化合物相,焊缝靠近Mg侧存在熔合线,靠近Al侧组织更加均匀。焊缝处显微硬度明显高于母材,显微硬度最大值为240 HV,最大值出现在焊缝靠近镁合金侧。     

AZ91D镁合金钨极氩弧焊接头组织性能分析

利用钨极氩弧焊方法,在无填充材料和不开坡口条件下获得了AZ91D镁合金的焊接接头.利用扫描电镜和能谱分析了焊缝组织形貌和成分,测试了接头的显微硬度分布.结果表明:利用钨极氩弧焊方法,在焊接电流为152A、弧焊电压13.4V、焊接速度6.5 mm/s以及采用20 L/min的氩气焊接工艺条件下,可以实现3.4mm厚度的AZ91D镁合金的连接,接头情况良好;焊缝组织主要由黑色基体相α-Mg、白色块体(α+Mg17Al12)共晶体和灰色块体组成;焊缝宽度可达7mm,焊缝区平均显微硬度达到64.5 HV0.2,母材的显微硬度为56.3 HV0.2,接头显微硬度曲线过渡平滑.     

搅拌摩擦焊含铜嵌入板的6061-T6铝合金(Al/Cu/Al)的显微组织和力学性能（英文）

将两块6061-T6板中间嵌入一块纯铜板(Al/Cu/Al),利用搅拌摩擦焊(FSW)技术焊合,研究铜板插入对焊接接头性能的影响,并与无铜板的搅拌摩擦焊AA 6061(Al/Al)的研究结果进行比较。用光学显微镜和扫描电镜观察焊接样品的显微组织,用X射线衍射分析Al/Cu/Al样品的相组成。在转速为1000 r/min和焊接速度为25 mm/min条件下观察到Al/Cu/Al焊接接头无缺陷。焊核区的显微组织观察结果显示类似复合物结构的形成促进了铝和铜的冶金结合。XRD结果显示形成了金属间化合物(IMCs),如Al_4Cu_9和Al_2Cu。由于其更高的位错密度,有Cu板的焊接样品的硬度较高,且IMCs存在的区域其硬度值明显更高。由于铝和铜之间更强的冶金结合,有铜板的焊接接头的极限抗拉强度比无铜板的接头更高。     

5A06的焊接工艺与性能

采用电子束工艺焊接5A06铝合金,对获得的焊接接头进行了焊缝外观检查、无损检测和显微硬度测试以及X射线衍射分析,分析焊缝区、母材的显微组织和接头性能。结果表明,采用焊接工艺参数(加速电压40 k V、聚焦电流245.8 m A、电子束流38 m A、焊接速度77 mm/min;带扫描)焊接的整批产品,经过X射线探伤,焊缝内部无裂纹、夹渣,无气孔缺陷,焊缝中Mg烧损较小,焊接接头中焊缝区硬度较母材降低。另外在焊接接头中焊缝区和母材的相组成基本相同,但是焊缝中Al和Al Fe3相组成明显增多。焊缝外观、内部质量、熔深均满足产品的使用要求。     

AZ31B/Cu异种金属过渡液相扩散焊接头的显微组织及性能

采用过渡液相扩散焊技术对镁合金AZ31B和Cu异种金属进行焊接,利用扫描电镜(SEM)、显微硬度测试及X射线衍射(XRD)对AZ31B/Cu接头界面附近的显微组织及性能进行研究。结果表明,在500℃、40 min、2.5 MPa条件下,AZ31B/Cu接头形成了宽度约为450μm的扩散区。AZ31B/Cu材料接头的显微组织依次为α-Mg和沿其晶界析出相Mg17(Cu,Al)12组成的晶界渗透层/(α-Mg+Mg2Cu)共晶层/Cu2Mg金属间化合物层/(α-Mg+Mg2Cu)共晶层/Cu(Mg)固溶体。随着保温时间的延长,界面区宽度增加,其中Cu2Mg两侧的共晶组织区的增加更为显著。界面区的显微硬度明显高于镁合金和铜基体的显微硬度,界面区明显存在4个不同的硬度分布区;随着保温时间的延长,界面区的显微硬度提高。     

金属箔片阻隔Mg/Al超声波焊接界面反应的有效性

本文以AZ31B Mg/6061-T6Al为研究对象,对界面添加锌、铜和银箔并采用超声波点焊进行焊接来考察接头性能。采用金相显微镜、SEM、XRD和拉伸试验机等研究了接头的显微组织和力学性能。结果表明:Mg/Al接头在焊接时间为1.1 s时接头温度达358.6℃,界面形成由Al_(12)Mg_(17)和Al_3Mg_2组成的连续IMC脆性层,降低了接头力学性能,断口为脆性解离断裂;添加锌箔能降低获得可靠接头的焊接时间,0.5 s时接头最大拉剪力为1154.4N、撕裂力为146.9 N,断口表现出韧性断裂特征,随焊接时间延长锌箔的有效性降低;添加铜箔可有效阻隔Mg-Al系IMC的形成,但由于Mg/Cu焊接性差,导致接头力学性能较低;添加银箔亦能有效阻隔Mg-Al系IMC的形成,1.1 s时接头拉剪力达到最大值为1141.4 N,但撕裂力较小(72.2 N),Mg/Ag界面断口呈现脆性断裂特征。     

胶层-镍箔辅助激光焊钢/镁接头组织与性能

采用钢板在上、镁板在下且添加胶层-镍箔辅助的激光焊接技术,对厚度1.4 mm的DP590双相钢和厚度1.5 mm的AZ31B镁合金进行焊接, 基于热力学计算选择添加箔片元素,分析接头焊缝形貌、显微组织与力学性能,并对接头熔池温度场和流场进行数值模拟. 结果表明,激光功率1 800 W,焊接速度30 mm/s,离焦量为 + 2 mm,流量为15 L/min的氩气保护的工艺条件下,添加镍箔实现了镁/钢冶金连接,同时添加胶层和镍箔,与单一添加镍箔相比,接头平均抗剪强度提高1.73倍;添加胶层,焊缝连续光滑, 镁侧熔池的熔化宽度增大,钢/镁横向结合面积增加,熔池温度梯度降低,熔池流动速度提高,促进了界面元素相互扩散和冶金反应,因此钢/镁接头性能得到大幅提升.     

AZ31变形镁合金的铜夹层扩散焊连接试验研究

选取厚度50μm的纯Cu箔作为夹层,在加热温度480℃、保温时间30min、压力10MPa、真空度1×10-2pa条件下对AZ31B镁合金进行真空扩散焊连接,利用SEM、EDS、XRD、显微硬度计等测试方法对接头界面区域的显微组织和性能进行分析.试验结果表明,利用镁与铜原子互扩散在接头处形成扩散界面区,能够实现镁合金的可靠连接.焊接接头由靠近母材一侧的扩散过渡区和中间扩散区组成,其中扩散过渡区主要是Mg(Cu,Al)固溶体基体及弥散析出的Mg17(Al,Cu)12相,中间扩散区主要由Mg2Cu、MgCu2中间相和Mg(Cu)固溶体混合而成.在焊接接头界面区域内,显微硬度值呈现台阶式递增的分布规律,其中扩散过渡区的硬度高出镁基体15～20HV,而中间扩散区的硬度高出镁基体50～60HV.     

Al-Cu异种金属的电子束搭接焊接研究

采用铝上铜下的搭接形式,对于4mm厚的7N01P-T4铝合金板与5mm厚的紫铜板进行了电子束焊接,研究了焊接速度对Al-Cu异种金属搭接接头组织与性能的影响。结果表明,当焊接电压为65kV,电流为60mA,聚焦电流为445mA时,在焊接速度为600mm/min和800mm/min时,接头中出现了严重裂纹;当焊接速度为1 000mm/min时,内部裂纹缺陷明显减少,且在Al-Cu接头的界面处形成了一层Al_2Cu金属间化合物以及片层极细的(α-Al+Al_2Cu)共晶组织。此外,在接头中Al侧的焊缝区是由尺寸较大的α-Al和(α-Al+Al_2Cu)共晶组织构成。另外,在该参数下获得接头的载荷最高,可达2.05kN,断裂于Al一侧的焊缝区。     

保温时间对添加中间层的钢/Mg焊接接头显微组织和性能的影响

通过添加Cu箔中间层,采用两次焊接法连接不锈钢和镁合金,并对其焊接接头的剪切强度、显微硬度、显微组织进行了测试分析。结果表明,不锈钢-铜-镁扩散连接接头界面连接良好;焊接接头剪切强度随保温时间的增加先增加后减小,最大值达到45.2 MPa;金属间化合物显微硬度高于两侧Mg合金和Cu箔;随着保温时间的增加,金属间化合物层厚度增加。     

7075-T6高强铝合金CMT焊接头微观组织和力学性能研究

使用ER5356焊丝,对2.7 mm厚的7075-T6高强铝合金进行了CMT焊接试验,通过光学显微镜、扫描电镜和能谱仪对接头的显微组织及断口形貌进行了分析。结果表明,焊缝成型美观,明显焊透,无气孔等缺陷。焊缝区组织主要是α固溶体和T相(Al Zn Mg Cu)组成,热影响区存在GP区。焊缝区的硬度最低,约为70~80 HV0.1,从焊缝边缘到母材,显微硬度逐渐增加,距离焊缝边缘5 mm处存在软化区。焊接接头拉伸断裂于熔合区,为韧性断裂,接头的抗拉强度为354 MPa,约为母材的61%。     

6082铝合金的电子束焊工艺及其接头组织与性能

采用真空电子束焊工艺焊接6082铝合金,通过金相组织观察、断口扫描分析、拉伸试验和显微硬度测试对获得的接头进行显微组织和力学性能的研究.结果表明,采用圆形扫描方式,电子束流为105 mA,焊接速度为1500 mm/min的工艺条件下,获得接头具有最佳的力学性能,接头抗拉强度达到母材本身强度的81％左右.接头金相组织观察表明,焊缝金属为细小的等轴晶组织,在晶界及晶粒内分布着较多的强化相;接头焊缝XRD相结构分析证实,焊缝金属基体为α - Al,并含有β(Mg2Si)强化相和单质Si相;拉伸断口扫描观察显示,接头断口表面分布大量的韧窝,韧窝尺寸小且分布均匀,呈明显韧性断裂特征.     

激光焊接镁/铝异种金属的显微组织与性能

对1.8 mm厚AZ91镁合金和1.2 mm厚6016铝合金平板试件进行激光搭接焊试验,利用体视显微镜、卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、电子显微硬度仪、微机控制电子万能试验机等手段研究镁/铝焊缝的表面成形性、接头区域的金相组织、界面元素分布、断口形貌、主要物相、显微硬度与接头力学性能。结果表明:激光功率1900 W,焊接速度50 mm/s,离焦量f为0,Ar气保护气体流量为15 L/min时,焊缝表面成形性良好,热影响区窄,晶粒细化;焊接接头平均抗拉强度和抗剪强度分别为13.99和12.79 MPa,镁侧和铝侧焊缝硬度均高于母材;剪切断口较平坦、光滑,出现相互平行的疲劳条纹;拉伸断口存在较多高度不一致的解理台阶,呈脆性断裂特征;镁/铝焊缝界面存在Mg17Al12、Mg2Al3主要物相,其中Mg17Al12脆性相高温下比Mg2Al3延性相结构稳定,是镁/铝焊接接头呈现脆性特征和较难实现焊接的主要原因。     

CuNi复合中间层对Mg/Al扩散焊接接头组织及力学性能的影响

采用真空扩散焊接的方法获得了Mg/CuNi/Al扩散焊接接头。采用万能试验机测试焊接接头剪切强度,通过SEM,EPMA,XRD对焊接接头的显微结构和物相组成进行了分析。结果表明,Mg/CuNi/Al扩散焊接接头剪切强度随焊接温度和保温时间的增加先增加后减小,焊接温度440℃,保温时间90 min时,接头剪切强度最大值达到22.4 MPa。焊接接头主要由Al3Mg2致密组织层、Al12Mg17针状组织层、Al12Mg17和α-Mg网状组织层组成,Cu、Ni富集于网状组织层中。Mg/CuNi/Al扩散焊接接头断口主要由Al3Mg2、Al12Mg17、AlCu3、Al2Cu和Al7Cu23Ni化合物组成,断裂方式以脆性断裂为主。     

进给速度对铜界面合金化镁/铝FSW组织与性能的影响

研究了不同进给速度对AZ31B镁合金/5052铝合金铜界面合金化搅拌摩擦焊焊接接头组织与性能的影响。结果表明,在进给速度为200mm/min时接头的抗拉强度最低,在进给速度为100mm/min和300mm/min时焊缝的抗拉强度较好;随着添加铜箔的厚度增加,焊接接头的抗拉强度先增加后降低。在进给速度为100mm/min,铜箔厚度为0.05mm,旋转速度为1 200r/min时能得到良好的焊接接头,其最大抗拉强度为87.5 MPa;加入铜箔后,接头处生成了Mg_2Al_3、Mg_(17)Al_(12)、AlCu、Al_2Cu、MgCu_2相,无明显焊接缺陷,硬度分布近似成"M"形。     

铝合金薄板高转速搅拌摩擦焊接头组织与力学性能

采用高转速微型搅拌摩擦焊接工艺实现了0.8 mm厚6061-T6铝合金薄板对接。利用OM、SEM、TEM及EBSD等测试技术探讨了高转速对接头微观组织及力学性能的影响规律。结果表明,高转速焊接6061-T6薄板时,焊缝表面成型良好,焊缝各区域组织呈连续均匀过渡。与常规搅拌摩擦焊相比,高转速工艺下,焊缝区b-Mg2Si、S相(Al2Cu Mg)和Al8Fe2Si析出相数量增多,特别是长条状b-Mg_2Si数量增多,焊缝区显微硬度值明显提升;转速8000 r/min、焊速1500 mm/min条件下,接头最大抗拉强度高达301.8 MPa,是母材抗拉强度(351.7 MPa)的85.8%;转速对6061-T6铝合金超薄板高转速搅拌摩擦焊对接接头抗拉强度影响较小,接头断裂模式为脆性断裂为主的韧-脆混合断裂。     

铝锂合金瞬间液相扩散连接接头的性能

采用纯Zn箔作中间层，对2195铝锂合金进行瞬间液相扩散焊(TLP),采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、显微硬度计和万能试验机等研究了焊接温度对接头的显微组织、元素扩散、物相以及力学性能的影响。结果表明：随着焊接温度的升高，接头焊缝处元素扩散更充分，组织更均匀，但焊接温度过高时，焊缝处会出现母材过烧和晶粒粗大的现象；接头焊缝处物相主要由Al、Al_0.71Zn_0.29和CuZn₂金属间化合物组成；随着焊接温度的升高，接头显微硬度总体呈下降趋势，剪切强度呈先上升后下降的趋势，当焊接温度为560℃时，接头剪切强度最大，为96.7 MPa。     

焊接速度对异种不锈钢激光焊接接头组织与性能的影响

以1 mm厚0Cr18Ni9和1Cr17Ni2两种不锈钢激光双面焊接接头为研究对象,对不同焊接速度下接头的宏观形貌、金相组织、显微硬度和抗拉性能进行了分析。结果表明:焊接速度过小会导致焊缝表面出现飞溅和焊瘤等缺陷,提高焊接速度可改善焊缝表面质量,但熔池深度也随之减小。热影响区分为四个形状不规则的区域,以晶粒粗大的柱状晶为主;随着焊接速度增大,焊缝组织晶粒逐渐得到细化,硬度降低,接头试样的伸长率和抗拉强度均先增大后减小。焊接速度大于400 mm/min或低于250 mm/min都无法获得性能优良的焊接接头,当焊接速度为300～350 mm/min时,接头组织均匀致密,抗拉强度超过了0Cr18Ni9母材。     

三层复合板铝/镁合金/铝FSW接头的微观组织与抗拉强度

摘 要:文中进行了不同焊接速度下三层复合板Al/ AZ31/Al 搅拌摩擦焊接（FSW）工艺试验,并观测分析了其接头成形、显微组织和拉伸性能。实验研究结果显示：在实验优化的工艺参数下,焊缝接头成形较好,其内部呈层状分布且未发现缺陷;焊核区（NZ）晶粒细化明显,大角晶界（HAGBs）和再结晶晶粒占比达80%;在焊缝前进侧带状组织区（BS）和镁、铝界面处存在金属间化合物（IMC）,主要为Al3Mg2和Al12Mg17;随焊速增加,焊接接头抗拉强度先增大后减小,在V=100mm/min时焊核区铝层晶粒平均尺寸为1.75μm,接头抗拉强度达到最大87.3MPa,是母材的50.8%。     

AZ31B镁合金电子束焊接接头组织及性能分析

采用电子束焊接方法对10mm厚的AZ31B镁合金进行焊接。利用光学显微镜、扫描电镜、射线衍射仪等手段分析了电子束焊接接头的外观和截面的特征、显微组织、元素分布、焊缝物相和断口形貌等,并利用维氏硬度仪和拉伸仪检测了接头区域硬度和接头强度。结果表明,采用电子束焊接AZ31B镁合金获得的焊缝正面成形美观,而背部存在轻微的凹陷,焊缝深宽比在8：1以上;与基体相比,焊缝中Mg,Zn比例下降,Al,Mn比例上升;焊缝中主要物相为Mg,Al和少量的Mg17Al12相;焊缝热影响区窄,焊缝组织为8～18μm的细小等轴晶粒;焊接接头硬度值均匀;焊缝抗拉强度均值为223MPa,断裂部位为焊缝区,断口为混合断裂形貌.