镁/铝层状复合板材搅拌摩擦焊焊接行为

采用搅拌摩擦焊(FSW)方法对爆炸焊方法制备的镁/铝层状复合板进行焊接，对不同焊接速度条件下焊接接头的微观组织、物相以及力学性能进行分析。结果表明：镁/铝层状复合板的搅拌摩擦焊焊接接头界面连接效果良好，热机械影响区和热影响区界线不明显，搅拌区内镁、铝交替分布呈条带状，在搅拌区、热机械影响区和热影响区形成了Al₃Mg₂和Mg₁₇Al₁₂金属间化合物，焊接缺陷主要为界面处金属没有及时填充形成的隧道孔洞；焊接接头横截面硬度呈“W”形分布，搅拌区的硬度从铝侧→界面→镁侧逐渐降低；FSW焊接接头的抗拉强度最大可达94.5 MPa，伸长率为6.7%，断裂机理为金属间化合物的脆性断裂和金属基体镁/铝的韧性断裂。     

Mg1/Al1060真空扩散焊接头微观组织演变及性能分析

利用真空扩散焊接技术,实现了工业纯镁Mg1与工业纯铝Al1060的连接.采用扫描电镜、能谱仪、万能力学试验机、显微硬度测试仪、电化学工作站等对扩散反应层的微观组织、物相成分及其性能进行研究.结果表明,Mg/Al真空扩散焊会在接合处生成由镁铝系金属间化合物组成的扩散反应层,随着保温时间延长,反应层的厚度逐渐增加,微观组织形态发生明显变化.扩散初期反应层呈现为单层结构,Mg₂Al₃相会在接合界面优先析出.保温时间达到60 min时,界面会生成Mg₁₇Al₁₂新相层.当保温时间延长至90 min时,反应层演变为三层结构,由Mg₂Al₃层、Mg₁₇Al₁₂层、(Mg₁₇Al₁₂共晶+Mg基固溶体)层组成;随着保温时间延长,接头的剪切强度呈先升高后降低的趋势,在保温60 min时可承受的剪切力达到1 245.7 N,断裂发生在靠近铝侧的Mg₂Al_3...     

界面互锁复合Zn层对厚板铝/镁FSW界面组织及力学性能的影响

对于铝/镁搅拌摩擦焊(FSW)接头，当母材厚度过大时，容易沿界面形成较厚的脆硬金属间化合物(IMCs)，导致接头成形极其困难。本研究创新地采用界面互锁复合Zn层，研究了厚板铝/镁FSW接头界面IMCs演变和接头性能变化规律，为后续实现铝/镁FSW接头的高强度连接提供了理论及实践依据。结果表明，斜对接接头镁侧界面上部生成了平均厚度为69.7μm的低熔点共晶层(Mg+Al₁₂Mg₁₇)，中部和下部生成了平均厚度为42.7和21.2μm的IMCs，该IMCs层由Al₁₂Mg_{1 7}和Al₃Mg₂组成。相比于斜对接接头，当采用界面互锁复合Zn层时，界面局部位置生成了Al-Mg-Zn相(Al₅Mg₁₁Zn₄)和Mg-Zn相(Mg Zn₂、Mg₂Zn₃)替代了原有的Al-Mg IMCs，最小IMCs厚度仅为3.9μm。拉伸结果表明，接头抗拉...     

铝/钢异种金属火焰钎焊接头组织和性能

通过扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法研究了火焰钎焊时Zn-xAl钎料的润湿性能、铝/钢钎焊接头界面显微组织、金属间化合物层以及接头抗剪强度.结果表明,Zn-xAl钎料配合改性CsF-RbF-AlF₃钎剂,可以有效地去除母材表面氧化膜,从而提高钎焊接头力学性能.随着Al元素含量增加,钎料铺展性和填缝性随之提高,但是钎焊接头强度先升后降,Al元素含量为15%时,钎焊接头力学性能最佳.钎焊接头显微组织分析结果表明,金属间化合物主要为Fe₄Al₁₃相. Zn-xAl钎料中Al元素含量较低时,界面层由富锌相和Fe₄Al₁₃相组成.随着Al元素含量的增加,在Zn-25Al钎焊接头界面出现第二层金属间化合物Fe₂Al₅相.     

5A06铝合金厚板双丝PMIG焊接头组织与性能

采用双丝PMIG协同式高效焊接方法对板厚为60 mm的5A06铝合金进行了焊接试验,获得了优良的焊接接头,并对焊接接头进行了金相组织和力学性能分析. 结果表明,母材保持轧制态纤维状组织,焊缝组织细密均匀,主要为α(Al),β(Mg₂Al₃)及部分Mg₂Si杂质相. 接头平均抗拉强度和断后伸长率分别为306.17 MPa和11.93%,达到母材的90.5%和61.5%. 对比接头各层显微组织和力学性能发现,热输入影响焊接接头热影响区宽度和力学性能. 在焊接热输入最小的正面盖面层,焊缝组织更细,热影响区宽度更窄,试样力学性能更好.     

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%。     

铝/钢微束等离子熔钎焊接头组织及力学性能

采用微束等离子焊接方法进行6010铝合金/镀锌钢对接熔钎焊工艺试验,在合适的工艺参数下获得成形良好的铝/钢熔钎焊对接接头,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、拉伸试验机等多种测试手段对所得接头形貌、微观组织及力学性能进行分析. 结果表明,所得接头焊缝正、背面铺展良好,无气孔、裂纹、夹渣等明显缺陷,为典型的铝/钢熔钎焊对接接头;接头界面处形成锯齿状的Fe₂Al₅金属间化合物,且金属间化合物层厚度和焊缝铺展宽度共同决定了接头强度,当焊接电流为38.5 A时,熔钎焊接头抗拉强度为193 MPa,为铝母材的79.8%,接头断裂形式为韧脆混合断裂.     

镍中间层对铝/镁异种金属搅拌摩擦焊接头微观组织的影响

采用搅拌摩擦焊(friction stir welding, FSW),引入厚度为0.05 mm镍箔作为中间层,在焊接速度不变条件下,采用不同转速对厚度为4 mm的6061铝合金和AZ31镁合金进行平板对接,对接头进行系列微观组织表征及力学性能测试,探讨转速对接头中镍颗粒分布状态,金属间化合物(intermetallic compounds, IMCs)种类与分布及接头强度的影响规律. 研究结果表明:与未引入中间层接头相比,引入镍改变了铝/镁异种金属FSW接头焊核区(weld nugget zone, WNZ)中IMCs种类及分布,WNZ存在明显的镁合金与铝合金相间的带状组织,其上分布着絮状Al₁₂Mg₁₇、颗粒状Mg₂Ni、层状Al₃Mg₂及大小不一的镍箔颗粒;随着转速增加,镍箔颗粒分布愈加均匀,Al₃Mg₂数量相对减少,且脆性Al₃Mg₂由连续分布逐渐演变为断续分布;当转速为750 r/min时,接头抗拉强度达到最大值,与未引入中间层接头相比,引入镍中间层接头抗拉强度提高了56 MPa,达到镁合金的56.9%.     

Cu46Zr46Al8非晶合金电子束焊接特性分析

对Cu₄₆Zr₄₆Al₈非晶合金进行了电子束焊接,并分析了接头微观组织转变、显微硬度分布及拉伸性能.结果表明,Cu₄₆Zr₄₆Al₈非晶合金电子束焊接接头熔化区组织大部分仍为非晶态,过冷液相区内发生晶化形成Cu-Zr金属间化合物.焊接接头熔化区与母材硬度相当,过冷液相区硬度值显著降低.接头抗拉强度及韧性相比母材都明显降低,拉伸断裂于过冷液相区内的脆性化合物层,呈现典型的沿晶脆性断裂特征.     

铜与锡基钎料的异质搅拌摩擦焊工艺研究

对4 mm厚的T2纯铜板和锡基钎料Sn99.3Cu0.7板进行了搅拌摩擦焊(FSW)对接焊工艺试验,并对焊接接头的显微组织、物相组成、力学性能和耐蚀性能进行了测试与对比分析。结果表明,采用FSW方法可以实现T2纯铜与锡基钎料Sn99.3Cu0.7的对接焊,获得力学性能和耐蚀性均良好的焊接接头;接头金属间化合物层由Cu6Sn5相组成,接头抗拉强度达到锡基钎料母材的83.78%、伸长率达到锡基钎料母材的77.27%;FSW接头的腐蚀电位较较传统钎焊接头正移205 mV,FSW接头的耐蚀性明显提高。     

镁铝异种合金搅拌摩擦焊综述

铝镁合金搅拌摩擦焊中峰值温度超过Al12Mg17和Al3Mg2形成的共晶温度,两种金属间化合物的形成不可避免。通过将镁合金置于前进侧、搅拌针偏向镁合金,采用液氮或水下搅拌摩擦焊,加入中间层过渡金属等方法可降低搅拌摩擦焊过程中的热输入,有效减少焊核区金属间化合物的数量。采用锥形螺纹搅拌针对接、配合直径约为3.5倍板厚的内凹型轴肩可提供适当的热输入,促进材料塑性流动,增加两种材料相互交融的程度,提高接头抗拉强度;超声辅助搅拌摩擦焊技术可破坏脆性界面层进而提高接头强度。     

Microstructures and Mechanical Properties of Mg–xAl–1Sn–0.3Mn( x = 1, 3, 5) Alloy Sheets

The influence of Al alloying on the microstructures and the mechanical properties of Mg–x Al–1 Sn–0.3 Mn alloy sheets was investigated. The microstructure of Mg– x Al–1 Sn–0.3 Mn consisted of α-Mg and Mg 17 Al 12 precipitates. Alloying with Al increased the amount of Mg_(17)Al_(12) and the average grain size. Uniaxial tensile tests were carried out along the extrusion direction(ED), the transverse direction(TD) and 45° toward the ED. Mg–5 Al–1 Sn–0.3 Mn alloy sheet exhibited the best combination of mechanical properties along the ED: a yield strength of 142 MPa, an ultimate tensile strength of 282 MPa and an elongation of 23%. The good performance of Mg–5 Al–1 Sn–0.3 Mn sheet was mainly attributed to the large quantity of Mg_(17)Al_(12) precipitates and a weak basal texture. Annealing caused static dynamic recrystallization, refined the grain size and enhanced the mechanical properties: yield strength of 186 MPa, ultimate tensile strength of 304 MPa, elongation of 21% along ED. Both strength and ductility were enhanced by Al alloying.     

Formation of intermetallic compounds in Al and Mg alloy interface during friction stir spot welding

The spot welding of Al plate to Mg plate was produced by friction stir spot welding using various tool rotation speed and duration time of the tool to investigate the effects of the welding parameters on the reaction of Al and Mg alloy. The interface microstructure and phase were investigated using optical microscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The mechanical properties of the joints are evaluated using tensile test. Experimental results show that intermetallic compounds were formed in the interface of the Al and Mg alloys. The thickness of intermetallic compounds layer increases with increasing tool rotation speed and duration time, and has a significant effect on the strengths of the joints. Heavy thickness of intermetallic compounds layer seriously deteriorates the mechanical properties of the joints. The intermetallic compounds layer mainly contains Al₃Mg₂ and Al₁₂Mg₁₇     

旋转速度对镁/铜异种金属搅拌摩擦焊接头成形及拉伸性能的影响

保持95 mm/min焊接速度不变的条件下,通过改变旋转速度研究其对镁/铜异种金属搅拌摩擦焊接头成形和力学性能的影响。结果表明:采用750 r/min搅拌头旋转速度焊接时,焊缝表面出现起皮现象;焊核区底部形成明显的隧道槽缺陷。适当增加搅拌头旋转速度至950 r/min时,焊缝表面变得更光滑;混合区尺寸增大;内部隧道槽缺陷消失;该混合区主要由被搅碎的Mg、Cu合金和少量新生成的Mg₂Cu金属间化合物组成;接头的抗拉性能最好,抗拉强度达81.7 MPa;但是,继续增大搅拌头旋转速度至1180 r/min时,不利于接头成形,混合区底部有细小的孔洞缺陷产生。     

几种铝钢异种金属熔钎焊工艺的对比与分析

采用脉冲旁路耦合电弧MIG焊、CMT及激光焊方法实现铝/镀锌钢板搭接焊,对焊缝界面微观组织、形貌及元素成分进行了观察分析,并测试了其力学性能.结果表明,三种焊接方法均可以实现铝/镀锌钢板异种金属的优质连接,获得成形良好的焊缝,搭接接头的抗拉剪强度均可以达到铝合金母材的80%以上,拉伸试样断裂在焊缝铝合金母材热影响区.当母材热输入及工艺合适时,三种方法下搭接接头界面处均形成一主要成分为Fe₂Al₅和FeAl₃,平均厚度约为8 μm的金属间化合物,而且控制金属间化合物的生成是获得铝/钢焊接优质接头的关键.     

工艺参数对铝镁搅拌摩擦焊焊缝成形质量的影响

工艺参数对铝镁异种材料搅拌摩擦焊接头质量有着重要影响,研究了焊接速度,搅拌头旋转频率,材料放置位置,搅拌头正反转及偏移等工艺参数对7075铝合金与AZ31B热挤压态镁合金异种材料搅拌摩擦焊对接接头成形质量的影响.结果表明,在搅拌针旋转频率为13 r/s,焊接速度为30 mm/min下可获得较好的焊缝成形质量;另外,要获...     

转速对6061铝合金/纯铜异种金属搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用搅拌摩擦焊技术对4 mm厚6061-T6铝合金和纯铜进行连接,研究转速对铝铜异种金属接头组织与力学性能的影响。结果表明,当焊接速度为30 mm/min、搅拌头转速在1 200~1 800 r/min的范围内,可以获得表面成形良好、无缺陷的铝铜异种金属接头。大量破碎的铜被搅入焊核区,形成了组织结构复杂的区域。通过EDS和XRD分析,在焊核区内发现了Al_2Cu、Al_4Cu_9和Al Cu金属间化合物。在界面处,铝和铜发生相互扩散形成金属间化合物层,随着转速的提高,化合物层逐渐变厚。由于晶粒细化、固溶强化作用以及金属间化合物的生成,异种接头的焊核区平均显微硬度值高于铝铜两侧平均硬度,并且在焊核区出现硬度峰值点。随着转速的增加,接头抗拉强度呈现先增大后减小的趋势,所得最优接头抗拉强度为183 MPa,达到铜母材的71.8%,断裂位置位于铝侧热影响区,断裂方式为韧性断裂。     

Microstructure and mechanical properties of friction stir lap welded Mg/Al joint assisted by stationary shoulder

Using magnesium alloy as upper sheet, 3 mm-thick AZ31 magnesium alloy and 6061 aluminum alloy were joined using friction stir lap welding assisted by stationary shoulder. The effects of tool rotating speed on cross-sections, microstructure and mechanical properties of Mg/Al lap joints were mainly discussed. Results showed that stationary shoulder contributed to joint formation, by which stir zones (SZ) were characterized by big onion rings after welding. Because of the big forging force exerted by stationary shoulder, the upper region of hook was well bonded. SZ showed much higher hardness because of intermetallic compounds (IMCs). The bonding conditions at the base material (BM)/SZ interface at advancing side and the hook region played important roles on joint lap shear properties. The X-ray diffraction pattern analysis revealed that the main IMCs were Al₃Mg₂ and Al₁₂Mg₁₇.     

AZ33M镁合金激光熔覆Al-Si涂层的组织与性能

利用激光熔覆技术在AZ33M镁合金表面制备了Al-Si涂层,通过采用腐蚀电化学测试结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及显微硬度计等对熔覆层微观组织和性能进行了表征。结果表明,熔覆层主要由Mg和Mg₁₇Al₁₂、Mg₂Si及Mg₂Al₃相组成。熔覆层显微组织由柱状树枝晶和方向各异的树枝晶组成。由于第二相强化和细晶强化等原因,制备的Al-Si涂层相比镁合金基体具有更高的硬度。熔覆层的自腐蚀电位相比基体提高了约400 mV,自腐蚀电流降低了一个数量级,熔覆层的耐蚀性明显优于基体镁合金。     

Joint formation in dissimilar Al alloy/steel and Mg alloy/steel friction stir spot welds

Abstract

The microstructural features and overlap shear strength properties of friction stir spot welds made between Al 6111 and low carbon steel, and between Mg alloy AM60 and DP600 dual phase steel, are investigated. When Al 6111 is the upper sheet in the dissimilar sandwich, completed spot welds show evidence of intermetallic layer formation and cracking. Increasing tool pin penetration into the lower sheet provided increased mechanical interlocking of the sheets due to clinching. However, increasing penetration also promoted intermetallic formation and cracking in completed welds. However, dissimilar AM60/DP600 steel friction stir spot welds produced with AM60 as the upper sheet in the dissimilar sandwich do not show evidence of intermetallic formation and cracking may be avoided by removing the zinc coating on the DP600 steel before the friction stir spot welding operation.