2099-T83/2060-T8异质Al-Li合金搅拌摩擦焊搭接界面结构与力学性能

采用搅拌摩擦焊(FSW)对厚度为2 mm的2099-T83与2060-T8 Al-Li合金进行搭接.利用OM和SEM等分析技术探讨搅拌头转速和搅拌针长度对搭接接头界面结构与力学性能的影响.结果表明,2099-T83/2060-T8搭接接头焊缝区可观察到明显的结合界面,焊缝区显微硬度低于母材,且在热机影响区与焊核区的过渡区硬度最低.当搅拌头转速由600 r/min增加到800 r/min,且搅拌针长度由3.0 mm减小至2.5 mm时,界面形貌由光滑界面转变成"锯齿状"咬合界面,焊缝区结合界面形貌主要受搅拌针长度影响,"锯齿状"咬合界面搭接接头平均破坏载荷为654 N.搭接接头均在底部母材2060-T8侧热机影响区与焊核区的过渡区断裂,断裂特征为韧-脆混合断裂."锯齿状"咬合界面搭接接头经150℃,保温20 h人工时效处理后,焊缝区显微硬度有所提升,接头承载能力较未经人工时效处理的降低了20%,断口呈现脆性断裂模式.     

铜/钢异种金属搅拌摩擦焊搭接工艺

采用SKD61模具钢搅拌头对2 mm厚铜/钢异种金属进行搅拌摩擦焊搭接,分析了搭接接头微观组织和力学性能. 结果表明,当搅拌针与钢母材直接接触时,随焊接过程的进行搅拌针不断磨损甚至发生断裂. 焊核区前进侧出现流线区域,在搭接界面结合处形成机械冶金结合. 显微硬度测试显示,铜侧焊核区硬度最高,在搭接界面处硬度分布呈中间高两边低的趋势,接头厚度方向搭接界面处硬度最高. 形成良好结合的搭接接头在拉剪试验中断裂于铜侧热影响区,拉伸断口存在大量韧窝,呈典型韧性断裂模式.     

阶梯形正反螺纹搅拌针对2A12-T4铝合金 FSLW接头力学性能的影响

搅拌针上螺纹分布情况会对搅拌摩擦焊接头内部材料流动行为产生重要影响,进而影响接头成形及力学性能. 采用锥形螺纹搅拌针和阶梯形正反螺纹搅拌针进行2A12-T4铝合金搅拌摩擦搭接焊试验,对比分析了两种搅拌针下搅拌摩擦搭接焊接头横截面形貌、显微组织、拉剪性能及接头断裂位置. 结果表明,两种搅拌针下接头横截面形貌均呈现“碗状”. 然而,在阶梯形正反螺纹搅拌针焊接下搭接界面后退侧出现特有的“括号”形貌. 相对于锥形螺纹搅拌针,阶梯形正反螺纹搅拌针下的接头热力影响区与热影响区晶粒分布相差不大,但焊核区晶粒细化程度更加明显;接头在焊接速度80 mm/min下可获得最大拉剪性能,其值为10.39 kN. 阶梯形正反螺纹搅拌针下接头界面后退侧出现的“括号”形貌阻碍了裂纹向焊核区进一步扩展,断裂模式表现为拉伸断裂.     

针长对异种铝合金FSLW接头成形及力学性能影响

在2024/7075异种铝合金搅拌摩擦焊的搭接试验中,重点对比分析3 mm与4 mm两种针长下搭接接头横截面形貌及断裂载荷的差异.结果表明,搅拌头转速的增加会加剧上板与下板材料间的混合程度,小的搅拌针扎入量更易获得大的有效板厚与有效搭接宽度.当转速在800~1 200 r/min变化时,使用3 mm针长搅拌头所得搭接接头EST值随着转速先减小后增加,4 mm针长所得EST值则随着转速的增加而逐渐增加;3 mm针长与4 mm针长分别在800 r/min与1 200 r/min下获得了搅拌摩擦焊搭接接头的最大断裂载荷值,其值分别是10.3 k N与10.7 k N;搭接接头主要呈现拉伸断裂.     

5082铝合金板搅拌摩擦焊搭接接头性能研究

采用搅拌摩擦焊对1. 5 mm和2 mm不同厚度5082铝合金板进行搭接焊,通过拉剪实验对焊接接头进行室温拉剪性能检测,用光学显微镜对接头横截面进行微观组织观察,用扫描电镜(SEM)对拉剪断口形貌进行分析。结果表明:在下压量为2. 485 mm、主轴的倾斜角度为3°、焊接速度为60 mm/min、搅拌头转速为800 r/min的工艺参数下,接头的拉剪强度可达228 N/mm2,拉剪断裂发生在薄板的前进侧热机影响区,断裂方式为韧-脆混合断裂;焊核区发生动态再结晶生成了细小的等轴晶,热机影响区组织发生塑性变形,热影响区组织与母材的相当。     

钛/铝异种金属搅拌摩擦焊搭接接头的组织结构

采用搅拌摩擦焊对TC1钛合金和LF6铝合金异种金属进行了搭接连接,研究了接头的微观组织结构.结果表明,当搅拌头旋转频率为1 500 r/min、焊接速度为60mm/min时,能获得焊缝成形良好、无孔洞和裂纹等缺陷的搭接接头,搭接处铝合金和钛合金充分混合,形成焊核区.焊核两侧进入铝合金中的钛合金在搅拌针的挤压下发生了弯曲...     

1060铝/AZ31镁合金异种金属搅拌摩擦搭接焊组织与力学性能研究

采用搅拌摩擦搭接焊对1060铝和AZ31镁合金异种金属进行焊接试验,利用三维表面形貌仪、光学显微镜研究了接头组织形貌,采用显微硬度仪、电子万能试验机和扫描电子显微镜研究了接头力学性能和断口形貌。结果表明:焊接参数对焊缝表面形貌影响显著,在1500 r/min,50 mm/min时,焊缝表面形成均匀弧纹。在1000 r/min,70mm/min时焊核区及焊缝界面处晶粒经动态再结晶后细化,随转速/焊速比增加,焊核区金属间化合物含量增加。显微硬度结果表明镁合金侧、铝侧和界面处接头显微硬度有相同的变化趋势,焊核区硬度明显高于铝镁母材区域。断口形貌观察结果表明,1060铝/AZ31镁合金异种金属搅拌摩擦搭接焊断裂模式为脆性断裂,接头拉剪性能在2000 r/min,30mm/min时最差,仅为1750N,这可能与焊缝内金属间化合物的增加有关。     

铜/钛搅拌摩擦搭焊接头特征及界面结合机制

研究了搅拌摩擦焊法搭接TA2工业纯钛和T2紫铜。工艺优化实验结果表明：Cu/Ti搭接搅拌摩擦焊工艺窗口较窄,在搅拌头转速800 r/min、焊速20 mm/min以及搅拌头转速900 r/min、焊接速度30 mm/min的焊接工艺参数配比条件下,可获得无缺陷且焊缝表面、搭接界面成形良好的Cu/Ti接头。对搅拌头转速800 r/min、焊速20 mm/min的焊接参数下获得的Cu/Ti接头焊缝进行金相和SEM观察,分析结果表明：搭接界面两侧Cu、Ti宏观流动现象明显,Ti向Cu一侧的塑性材料流动量要明显优于Cu向Ti一侧,且在局部机械混合区呈典型的Cu/Ti相间条带状结构;在搭接界面处形成一层平均厚度约为4.8 μm的扩散过渡层,在过渡层中Cu的扩散速度要大于Ti的扩散速度,Cu/Ti搭接界面形成冶金结合     

工艺参数对铝锂合金搅拌摩擦焊搭接接头力学性能的影响

通过对铝锂合金搅拌摩擦焊搭接接头组织与力学性能测试,分析了不同焊接工艺参数对搭接接头拉伸性能的影响.结果表明,搅拌针的长度对接头性能影响最大,搅拌针长度从2.8 mm变为2.5 mm时,所有接头强度和塑性均有明显增加.旋转频率/焊接速度(η)对接头性能也有影响,随着η小幅度增加,接头的强度和塑性都有一定提高.在旋转频率为800 r/min、焊接速度为200 mm/min(η=4)条件下,接头的强塑性最佳,抗拉强度达到467 MPa,为母材的94％,断后伸长率为3.18％.从断口形貌观察发现,拉伸试样从前进侧搭接界面的“钩状”位置起裂,沿热影响区扩展至母材发生断裂.     

半螺纹搅拌针对2024铝合金搅拌摩擦搭接焊力学性能影响

作为影响搅拌摩擦焊（FSW）过程中塑性材料上下流动的重要因素,搅拌针螺纹形貌同样对搅拌摩擦搭接焊（FSLW）的材料流动和力学性能有着重要影响.为研究半螺纹搅拌针对FSLW接头显微组织和力学性能的影响,文中将全螺纹搅拌针和半螺纹搅拌针用于包铝2024铝合金FSLW试验,并对不同搅拌针作用下的FSLW接头的横截面形貌、剪切拉伸载荷、断裂位置等方面进行分析对比.结果表明,半螺纹搅拌针会使钩状缺陷向下弯曲,从而使FSLW接头具有较大的有效板材厚度以及搭接宽度.断裂模式同为剪切断裂,但半螺纹搅拌针作用下的FSLW接头拥有更大的拉断载荷.     

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。     

钛钢复合板搅拌摩擦焊接接头组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊对接工艺焊接厚度为2 mm的TA2-Q235B钛钢复合板。采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察焊接接头显微组织及断口形貌,并采用拉伸试验机和显微硬度计测试焊接接头力学性能及不同区域的显微硬度。结果表明,钛钢复合板焊接接头从上到下分为上部钢焊接区,中部钛钢混合区及下部钛焊接区3个区域,其中钛钢混合区呈交替层叠状结构。当轴肩旋转速度为300 r/min,焊接速度为40 mm/min时,焊接接头的抗拉强度为386 MPa,达到母材强度的80%以上,焊接区域的硬度平均值为243.5 HV,焊接接头断裂源于结合较弱的前进侧热机影响区域。     

Investigation of microstructure and mechanical properties of friction stir lap jointed Monel 400 and Inconel 600

This study was conducted to investigate the microstructure and mechanical properties of friction stir lap joints. Monel 400 and Inconel 600 were selected as the experimental materials, and friction stir welding was carried out at a tool rotation speed of 200 rpm and welding speed of 100 mm/min. The application of friction stir welding to Monel 400 effectively reduced the grain size in the stir zone; the average grain size of Monel 400 was reduced from 11.9 μm in the base material to 4.2 μm in the stir zone, which resulted in an improvement in the mechanical properties of the stir zone. The joint interface between Monel 400 and Inconel 600 showed a relatively sound weld without grooves or cracks, and only a small amount of voids with a size of 0.5 μm; however, no intermetallic compounds were observed in the lap jointed interface. Moreover, the hook on the advancing side of Monel 400 was formed from Inconel 600, which contributed to maintenance of the tensile strength. The evolution of microstructures and mechanical properties of friction stir lap jointed Monel 400 and Inconel 600 are also discussed herein.     

超声辅助铝/钛搅拌摩擦搭接接头的成形和组织

借助超声波辅助的方法对铝/钛异种合金进行搅拌摩擦搭接,研究超声波作用对接头的成形和组织的影响. 结果表明,当超声波施加在铝板时,接头的钩状缺陷较高,且会出现孔洞缺陷;当超声施加在钛板时,接头无缺陷. 超声振动能够增大铝/钛界面扩散层的厚度,对接头性能的提高起到一定的促进作用. 当搅拌头转速为300 r/min时,界面扩散层厚度较薄;当搅拌头转速升高至500 r/min时,界面生成一层厚度约为1 μm的金属间化合物. 超声辅助焊接可明显提高接头的断裂载荷.     

工业纯钛TA2/紫铜T2异种金属CMT焊接接头的微观组织和腐蚀性能

采用冷金属过渡技术(CMT)对工业纯钛TA2和紫铜T2异种金属薄板进行对接焊.焊接过程中,使焊丝偏向铜的一侧,铜母材和焊丝熔化形成熔焊接头,熔化的填充材料润湿钛母材,形成钎焊界面,实现钛和铜的熔钎焊连接.使用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和力学试验研究焊接接头的组织以及连接机理.在室温下10%HCl溶液中,研究钛/铜异种金属CMT焊接接头的腐蚀行为.结果表明,钎焊界面由TiCu,Ti₂Cu,AlCu₂Ti等多种金属间化合物组成;焊缝区由铜基固溶体和Ti-Cu-Al-Ni-Fe五元素析出相组成;接头的抗拉强度达到205 MPa;焊接接头在室温10%HCl溶液中腐蚀7天后,钎焊界面出现腐蚀沟槽,14天后自行断裂.     

Microstructure and Mechanical Properties of Dissimilar Double-Side Friction Stir Welds Between Medium-Thick 6061-T6 Aluminum and Pure Copper Plates

It is difficult to achieve Al/Cu dissimilar welds with good mechanical properties for medium-thick plates due to the inherent high heat generation rate at the shoulder-workpiece contact interface in conventional friction stir welding. Thus, double-side friction stir welding is innovatively applied to join 12-mm medium-thick 6061-T6 aluminum alloy and pure copper dissimilar plates, and the effect of welding speeds on the joint microstructure and mechanical properties of Al/Cu welds is systematically analyzed. It reveals that a sound Al/Cu joint without macroscopic defects can be achieved when the welding speed is lower than 180 mm/min, while a nonuniform relatively thick intermetallic compound (IMC) layer is formed at the Al/Cu interface, resulting in lots of local microcracks within the first-pass weld under the plunging force of the tool during friction stir welding of the second-pass, and seriously deteriorates the mechanical properties of the joint. With the increase of welding speed to more than 300 mm/min void defects appear in the joint, but the joint properties are still better than the welds performed at low welding speed conditions since a continuous uniform thin IMCs layer is formed at the Al/Cu interface. The maximum tensile strength and elongation of Al/Cu weld are, respectively, 135.11 MPa and 6.06%, which is achieved at the welding speed of 400 mm/min. In addition, due to the influence of welding distortion of the first-pass weld, the second-pass weld is more prone to form void defects than the first-pass weld when the same plunge depth is applied on both sides. The double-side friction stir welding is proved to be a good method for dissimilar welding of medium-thick Al/Cu plates.     

Ti/Al异种合金搅拌摩擦焊搭接接头的界面特性(英文)

采用搅拌摩擦焊实现TC1钛合金和LF6铝合金异种材料的搭接连接,并对界面特性进行研究。采用所选取的工艺参数均能获得良好的表面成形,但每一种工艺参数下的界面形貌不同。随着焊接速度的增加或搅拌头转速的降低,被搅拌针搅入焊核区的钛合金粒子的数量减少,而且搭接接头的抗拉载荷也随着焊接速度的提高而降低。当焊接速度为60mm/min、搅拌头旋转速度为1500r/min时,接头的抗拉载荷达到最大值,此时的界面区可以分成三层。搭接接头的显微硬度分布不均匀,焊核中心区的显微硬度值最大,高达HV502。     

添加QCr0.8阻隔层的钛/钢电子束焊接接头组织与性能

采用1.5 mm厚QCr0.8铬青铜作为阻隔层进行了TA15钛合金与304不锈钢的电子束焊接,重点分析了焊接接头的横截面形貌、微观组织和力学性能。结果表明,焊缝中存在约0.5 mm宽的未熔QCr0.8阻隔层,实现了Ti元素与Fe元素的物理隔离,避免了Ti-Fe化合物的形成。铜/钢侧焊缝由铜基固溶体与铁基固溶体组成。而钛/铜侧焊缝中V元素的加入很好地抑制了Ti-Cu界面化合物的大量生成,焊缝组织由铜基固溶体、(Ti,V)基固溶体及少量Ti-Cu化合物组成,提高了该区域的强度和塑性。未熔铜阻隔层在热作用下发生软化,接头拉伸断裂发生在未熔的QCr0.8上,接头抗拉强度为293 MPa,为塑性断裂模式。