7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊组织及性能分析

在不同的焊接工艺参数下对8mm厚的7050-T7451锚合金板进行 了搅拌摩擦焊接实验通过对焊接接头组织的分析,发现焊核区晶粒为明显的细化再结晶等轴晶;热机影响区晶粒沿流线方向拉长且有细小沉淀相在晶界上析出;热影响区的组织发生了晶粒粗化.沿焊缝横截面的显微硬度分布呈高-低-高-低-高的趋势,硬度最低处位于后退侧的热影响区.实验结果表明,在旋转速度为375r/min、焊接速度为100mm/min时,可以获得较好的焊缝组织织,抗拉强度达到了 452MPa.     

7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能与疲劳断裂

针对7xxx高强铝合金的焊接研究现状,主要从TIG,MIG,激光焊及激光−电弧复合焊4类熔化焊工艺进行了介绍;从焊接缺陷、焊缝成形、接头软化、疲劳性能及耐蚀性等方面详述了7xxx高强铝合金熔化焊过程中存在的问题。对于7xxx高强铝合金的TIG,MIG,激光焊及激光−电弧复合焊,焊接缺陷、焊缝成形质量差及接头中强化相熔解等因素都会导致接头发生软化、耐蚀性变差及疲劳寿命降低;通过优化焊接工艺参数,减少焊接缺陷,改善焊缝成形质量,有利于改善接头的软化、耐蚀性差及疲劳寿命低等问题。选用合适的焊丝（含Ti,Zr元素及Er,Sc稀土元素）使焊缝产生沉淀强化、细晶强化及固溶强化,可改善接头软化的问题;采用适当的焊后热处理,改善强化相的尺寸、形态及分布状态,也可改善接头软化的问题;而采用适当的焊后热处理,还可以改善接头的耐蚀性。

     

7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能与疲劳断裂

文中主要对7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊焊接接头组织性能和疲劳断裂进行研究,对焊件进行金相组织、硬度、疲劳试验,并根据试验结果进行分析。试验结果表明,焊核区和热力影响区组织有明显的分界,整个接头表面和截面的不同区域的组织有明显的不同,焊核区经历高温热循环,并且受到强烈的搅拌作用,发生了显著的动态再结晶,组织均匀细小,没有明显的方向性。热力影响区组织在搅拌摩擦焊接过程中主要受到热循环作用的影响,同时一定程度上受到了机械外力的作用,产生了较小的塑性变形,但储能不够,最终未出现动态再结晶。热影响受到热循环的作用,组织比母材要粗大,但没有发生明显塑性变形,仍具有母材纤维组织的特点。硬度试验的结果表明,母材区和焊核区的硬度比较大,而热影响区的硬度偏低,热力影响区的硬度在它们之间。通过对疲劳试验分析,应力水平为200 MPa时,试样在前进侧热影响区发生断裂,断口的表面较为粗糙。应力水平为250 MPa时,试样在焊核区发生断裂,断口表面较为平整。应力水平为300 MPa时,试样在母材处发生断裂,断口表面十分平整。创新点： 通过搅拌摩擦焊工艺形成的7050-T7451铝合金焊接接头,成形良好,技术优势突出,适用于航天航空等多个重要领域。     

7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊接试验分析

在不同焊接参数下进行了7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊接试验,对接头显微组织进行了光学和TEM分析,并测试了接头的抗拉强度和硬度分布.焊接工艺参数通过影响接头微观组织和焊接缺陷来影响接头的力学性能,在转速800r/min和焊速200mm/min的情况下,接头的抗拉强度最高达到母材强度的88%.焊接热输入较高时,接头的拉伸断裂出现在热影响区,而热输入较低时,焊缝底部出现未焊合,接头从此处首先发生开裂.结果表明,焊核区发生了动态再结晶和沉淀相溶解;热影响区发生了沉淀相粗化,晶间出现无沉淀带.     

7050-T7451铝合金静轴肩搅拌摩擦焊接头组织与性能研究

采用SSFSW技术成功实现了7050-T7451高强铝合金的焊接。对该接头的外观形貌、显微组织、硬度分布及力学性能分别进行了试验研究。结果表明,与常规FSW相比,SSFSW的接头成形美观,表面光滑,焊缝无减薄现象;焊缝组织结构也有明显的不同,热影响区范围明显窄小,前进侧TMAZ只有60 μm;接头硬度呈典型的“W”形分布,最低硬度出现在靠近焊核的热影响区附近,显微硬度为128 HV;接头的抗拉强度为487 MPa,达到了母材的91%,力学性能良好。断裂发生在热影响区,为微孔聚集型断裂。     

7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接头低周疲劳性能研究

对航空用5mm厚铝合金7050-T7451搅拌摩擦焊接头的低周疲劳性能进行了研究。在合适的焊接工艺参数及良好的焊接接头的基础上,进行了焊接接头的低周疲劳实验,得到了低周疲劳寿命表达式和应变-寿命曲线。用扫描电镜观察了疲劳断口的微观形貌并分析了疲劳断裂机理。结果表明：裂纹在接头底部启裂,沿前进侧热机影响区与焊核区的交界处扩展至断裂;试样在高应变下循环硬化和软化现象不明显;较低应变时有循环软化倾向。     

7003铝合金FSW焊接接头组织与性能研究

以生产轨道车辆常用的7003铝合金型材为研究对象,采用搅拌摩擦焊(FSW)工艺焊接,480℃2 h固溶和150℃2 h人工时效后室温停放72 h,探讨焊接接头的组织和性能。通过慢应变速率拉伸试验、常温拉伸试验、显微维氏硬度测试、扫描电镜测试等分析,对母材和焊缝的抗腐蚀性能、力学性能及微观组织形貌进行分析。结果表明:当慢应变速率为1×10-6s-1时,母材的应力腐蚀因子为2. 73%,焊缝样的为4. 93%,焊接接头未发现晶间腐蚀,且接头的导电率和抗拉强度、伸长率分别为32. 4%IACS、382. 7 N/mm2、7.8%。     

7050-T7451铝合金预拉伸板材热膨胀系数变化规律及机理

针对平均热膨胀系数(CTE)对航空整体结构件热变形准确预测带来较大误差这一问题,利用热机械分析仪在25～500℃范围内对7050-T7451铝合金热膨胀系数进行准确测量,采用数值拟合方法获得铝合金7050-T7451热膨胀系数随温度升高的非线性变化规律。从铝合金7050-T7451材料的合金成分和金相结构变化角度,揭示铝合金7050-T7451热膨胀系数变化的材料学内在本质;分别采用平均热膨胀系数和准确热膨胀系数模型对工件变形进行预测分析。结果表明,与平均热膨胀系数模型相比,采用准确热膨胀系数模型时热变形最大相对计算误差由17.4%降为9.5%。     

7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊焊缝缺陷分析

采用搅拌摩擦焊方法对5 mm厚7050铝合金进行了焊接,利用光学金相对接头缺陷及其形成原因进行了分析.结果显示,在参数不当的情况下出现的缺陷有飞边、孔洞、沟槽以及未焊合四种:飞边由表层金属过度软化导致;孔洞的产生则是焊速/转速比过大,焊缝中、下部材料塑性流动不充分引起;而沟槽是由于焊具下压量不足时,表面材料流动不充分产生;未焊合发生在焊缝底部,其产生原因是焊接热输入不足,焊缝底部再结晶程度低使得原始对接面材料间没有融合而存留.其中未焊合为主要的焊接缺陷,会严重降低接头力学性能,改变接头拉伸时的断裂位置和断裂模式.     

7050-T7451铝合金高速铣削力和温度仿真研究

高速铣削是航空材料加工制造中的关键技术之一。以7050-T7451铝合金为试验对象,通过正交试验方法,运用极差分析方法研究了铣削参数对铣削力及铣削温度的影响规律。研究表明:在所选参数范围内,x方向铣削力大于y方向铣削力;铣削深度对铣削力的影响最为显著;铣削力随着每齿进给量和铣削深度的增大而增大,随着铣削速度的增大而减小;每齿进给量对铣削温度的影响最为显著,铣削温度随着铣削参数的增大都呈增大趋势。     

2219-T4铝合金双轴肩FSW与常规FSW接头性能对比研究

对常规搅拌摩擦焊和双轴肩搅拌摩擦焊技术进行了比较,试验材料为6 mm厚2219-T4铝合金.对两种焊缝的微观结构、显微硬度和力学性能进行了测试.结果表明双轴肩焊缝的宏观形貌与常规搅拌摩擦焊焊缝的不同,呈哑铃型.且由于双轴肩焊接的热输入量较高,其接头的显微硬度和力学性能普遍低于常规搅拌摩擦焊接头.双轴肩搅拌摩擦焊接头的抗拉强度可达到常规搅拌摩擦焊接头的90%.     

厚板铝合金FSW和MIG焊接接头疲劳性能

对厚度10 mm的6082-T6铝合金搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊接接头的疲劳强度进行了试验研究,并与6082-T6母材疲劳性能进行了对比分析.结果表明,6082-T6母材的疲劳S-N曲线最高、MIG焊接接头S-N曲线度最低,而FSW接头的疲劳S-N曲线近似位于两者之间;在高应力区FSW疲劳强度低于MIG焊接接头、而在低应力区高于MIG焊接接头.大部分FSW试样疲劳裂纹启始于焊缝根部的"弱连接"缺陷,采用机械加工去掉1.4 mm厚度焊缝根部材料后,FSW疲劳强度明显提高并接近母材数据.厚板6082-T6铝合金FSW焊缝根部质量控制是影响疲劳性能的关键因素.     

7003-T5铝合金TIG焊接接头组织与性能研究

通过慢应变速率拉伸试验,常温拉伸以及显微硬度试验,扫描电镜观察等对7003-T5铝合金TIG焊接的母材和焊缝的抗应力腐蚀性能、力学性能以及微观组织进行对比研究。结果表明:当慢应变速率为1×10~(-6)s~(-1)时,基材的应力腐蚀因子为2.73%,焊接样为9.89%,焊缝的应力腐蚀较基材敏感。焊接件样品的拉伸强度、伸长率、硬度、导电率均出现了下降,焊接样品慢应变速率腐蚀拉伸断口存在花泥状腐蚀产物。焊接接头剥落腐蚀测试评级为PA级。     

基于焊接机器人的铝合金厚板FSW接头性能

采用基于焊接机器人的新型搅拌摩擦焊机,进行了35 mm厚的5083铝合金板材的单道次对接焊试验,并与普通搅拌摩擦焊机所得接头进行了显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的对比与分析。结果表明,与普通搅拌摩擦焊机相比,基于焊接机器人的新型搅拌摩擦焊机获得接头的接头效率从66%提高至94%,屈服强度提高39 MPa;断后伸长率提高6.6%,腐蚀电位正移315 m V。     

7D04-T7451铝合金高温性能及组织变化特征

通过高温拉伸、SEM、TEM等方法对7D04-T7451铝合金厚板在不同温度下的组织、性能变化及断裂行为进行试验研究。结果表明,随拉伸温度升高,合金的强度降低,伸长率随温度增加而逐渐增加;在较低温度拉伸时,出现了二次析出的现象;当温度超过150℃后,晶内析出相发生了粗化;随温度升高,合金断口逐渐由以位错滑移为主的层片状沿晶断裂转变为以基体/析出相滑脱为主的韧窝断口。     

2219-T6铝合金FSW接头疲劳寿命预测

通过对2219-T6铝合金搅拌摩擦焊对接接头进行金相观察、疲劳试验和显微硬度测量,对接头的不均匀性和疲劳性能进行分析。结果表明,接头最低硬度和疲劳源基本都在热影响区。基于接头各区的显微硬度、微观形貌及微拉伸试验测试,建立接头的弹塑性有限元模型,并在循环加载下模拟接头的应力和应变分布。利用Smith-Watson-Topper损伤公式和性能薄弱区域的应力、应变数据对焊接接头进行疲劳寿命预测,预测结果与试验结果相比,寿命误差基本在两倍因子之内。     

7050-T7451铝合金厚板局域腐蚀的各向异性(英文)

采用持续浸蚀、慢应变速率拉伸、动态和阳极化测试以及光学和扫描电镜观察等对7050 T7451铝合金厚板局域腐蚀性能的各向异性进行研究。结果表明:7050 T7451铝合金厚板由于存在明显的微观组织各向异性而导致腐蚀性能的各向异性;合金不同截面腐蚀性能的差异是由基体内残余第二相分数的不同而引起的,残余第二相分数越大表面腐蚀越严重;不同方向样品的应力腐蚀敏感性顺序依次为S>L>T方向(慢应变速率拉伸测试结果),晶粒长宽比越小抗应力腐蚀性能越好。     

双级时效对7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊组织及应力腐蚀敏感性的影响

采用搅拌摩擦焊方法对3 mm厚7050-T7451铝合金进行焊接,为改善接头应力腐蚀敏感性,焊后进行121 ℃ × 5 h + 163 ℃ × 27 h双级时效处理. 通过对微观组织、显微硬度以及应力腐蚀敏感性的分析,研究双级时效对焊接接头性能的影响. 结果表明,双级时效后晶粒发生粗化,晶界内析出相和周边无沉淀析出带(PFZ)变宽,导致在热影响区和热力影响区出现大量不连续晶界;接头热影响区的显微硬度有所下降,但范围明显变窄,接头组织的均一性得到改善;时效处理后的接头在进行应力腐蚀试验 60天后仍未发生断裂,而未经时效处理的接头在1天内全部发生断裂,说明双级时效有效降低了焊接接头的应力腐蚀敏感性.     

不同焊速下6061铝合金FSW接头组织及性能

设置搅拌头的转速为变量,设计FSW对接试验,对8 mm厚6061-T6铝合金板材进行搅拌摩擦焊接,研究不同焊接速度下焊缝宏观形貌、焊接接头显微组织、力学性能等的变化规律。结果表明,焊缝宏观形貌与n/v值有关,n/v值过大,RS侧产生飞边缺陷;n/v过小,AS侧出现沟槽。焊接接头不同区域的显微组织存在差异和明显的边界。焊接接头维氏硬度曲线呈现左右不对称的W形,焊核区的硬度值高于热机影响区和热影响区的,且热影响区的硬度值最小,焊核区内,硬度最大值在AS侧。搅拌头转速一定时,随着焊接速度的提高,焊接接头的抗拉强度和伸长率先提高后略有降低;当n/v值接近10时,焊缝外观成形良好,无明显缺陷,焊缝各区域晶粒细小,沉淀相适量,焊接接头的显微硬度最高,抗拉强度达到母材的74.6%,伸长率为7.8%,性能最好。     

铝合金焊接性能及焊接接头性能

根据高速列车“八五”攻关项目要求，研究了铝合金材料的系列及焊接方法和工艺的选择，不同焊接材料焊接不同合金的裂纹倾向、气孔倾向，焊接接头各区性能变化，焊接接头的强韧性