5083铝合金搅拌摩擦焊接头的显微组织与力学性能

对8 mm厚5083-H321铝合金板进行了搅拌摩擦焊接试验,研究了焊接工艺参数对搅拌摩擦焊接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:该搅拌摩擦焊接头焊核区显微组织为细小的等轴晶组织,热机影响区为拉伸弯曲变形组织,热影响区非常窄,其晶粒尺寸与母材相当;综合接头表面形貌和拉伸性能得到较佳的搅拌摩擦焊接工艺参数为使用搅拌针为三棱形带螺纹、轴肩为内扣型的搅拌头,主轴转速为300 r·min^-1,焊接速率为120 mm·min^-1;在该工艺条件下接头表面成形良好,抗拉强度可达到母材的94.5%。     

7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能

在不同焊接工艺参数下对3.5 mm厚的7050-T7451铝合金进行了搅拌摩擦对接焊,并对焊缝成形质量、接头微观组织演变和拉伸性能进行了深入研究。结果表明,当搅拌头旋转速度(ω)在400～1 000 r/min、焊接速度(v)在50～300 mm/min时,均可获得内部无缺陷的接头。当焊接速度不变时,随搅拌头旋转速度的增加,接头的拉伸性能先增大后减小。当搅拌头旋转速度为600 r/min、焊接速度为150 mm/min时,接头的拉伸性能最好,抗拉强度为475 MPa,强度系数达90%,伸长率为5.7%。当ω/v的值处于4～6之间时,可获得拉伸性能优良的接头。     

铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能分析

目的 研究7020铝合金搅拌摩擦焊(FSW)的结构和机械性能。方法 采用搅拌摩擦焊对铝板进行对接焊试验,具体形式为单面焊双面成型。采用拉伸机和显微维氏硬度仪对试样进行力学性能测试;利用蔡司金相、光谱仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪研究母材和焊接接头的微观组织。结果 在硬度上,母材>热影响区>焊核区,热影响区平均硬度约为94HV,母材平均硬度为99HV,焊核区平均硬度最低为78HV,焊核区出现“S”缺陷,在一定程度上弱化了焊核区性能;7020铝合金搅拌摩擦焊接头的抗拉强度为235 MPa,屈服强度为158 MPa,屈强比为0.67,伸长率为7%,焊接系数可以达到73.8%;母材的抗拉强度为325 MPa,屈服强度为278 MPa,屈强比为0.86,伸长率为25%;焊接接头中心显微组织主要由胞状树枝晶体组成,显微结晶依次呈现为平面晶、胞状晶、树枝状晶、等轴晶;铝合金母材和焊接接头的金属相组成均为α?Al+Mg2Si;焊接接头断口呈现比较明显的韧性断裂特征。结论 铝合金搅拌摩擦焊可以获得性能比较优良的焊接接头,为其他铝合金材料的FSW焊接提供技术参考。     

厚板铝合金搅拌摩擦焊接头的冲击性能

采用搅拌摩擦焊对厚度为30 mm的2A12铝合金板材进行对焊连接,分析了接头不同厚度处的微观组织与冲击性能。结果表明:随着热输入量的减少,接头上层的晶粒相比于下层出现了粗化现象,导致接头上层区域的冲击韧性低于下层。焊核区晶粒最为细小,热机影响区次之,热影响区晶粒最为粗大;焊核区的冲击韧性高于热影响区,热机影响区由于存在微型裂纹,所以冲击韧性最低。焊核区上层的晶粒尺寸小于热机影响区下层的晶粒尺寸,但焊核区上层的冲击韧性低于热机影响区下层的冲击韧性,这是由于焊核区所含的Al₂CuMg脆性第二相的数量较多。焊接接头冲击韧性的变化不仅与焊缝不同区域的微观组织变化有关,还与该区域的第二相数量有关。     

5083铝合金搅拌摩擦焊接头拉伸行为研究

目的 研究5083铝合金搅拌摩擦焊接（FSW）的组织、力学性能和拉伸应变,分析接头的拉伸行为。方法 采用数码相机、光学显微镜、电子扫描显微镜等表征分析方法,对焊缝的表面宏观成形、微观组织、断口形貌进行分析;利用拉伸机、三维数字动态散斑应变测量分析系统和显微维氏硬度计对接头的力学性能和拉伸应变进行测试。结果 不同焊接工艺参数下FSW接头的最低抗拉强度为305 MPa,断后延伸率达到了14%以上;焊核区拉伸应变沿板厚方向呈现上高下低和上宽下窄的不均匀梯度分布,发生了较大程度的变形强化,直到拉伸应力达到抗拉强度。断裂失效前300/120接头的最大拉伸应变在晶粒粗大的母材区,500/120和500/200接头的最大拉伸应变则位于晶粒尺寸差异较大的后退侧焊核区与热力影响区交界处。接头拉伸断口宏观上均为45°剪切韧性断裂,微观上均以韧窝韧性断裂为主,而高热输入500/120接头出现脆性断裂特征,其延伸率明显降低。结论 高热力耦合输入使铝合金FSW接头薄弱区发生转变,强韧性降低。     

铝合金搅拌摩擦焊接头隧道型缺陷研究

焊接热输入不足导致铝合金搅拌摩擦焊接头中常出现隧道型缺陷，本文通过产热分析发现：选择与被焊材料摩擦系数斗较大的材料作为搅拌头制造材料；在圆柱体搅拌头的指头上制造螺纹提高焊接产热；提高旋转速度或者降低焊接速度来提高焊接线能量；减小搅拌指头半径r1是改善和消除隧道型缺陷的4种有效途径。     

6005 A-T5铝合金搅拌摩擦焊接头组织与疲劳性能

本工作借助金相(OM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)、硬度和高周疲劳试验,研究不同焊接参数对6005A-T5铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头的显微组织与疲劳性能的影响.结果表明,焊接过程中焊核区(NZ)发生了动态再结晶,形成了尺寸细小的等轴晶粒,合金中的沉淀相发生回溶,NZ只存在尺寸细小、分布离散的GP区.热影响区(HAZ)晶粒形态和尺寸与母材基本相似,存在两种形态的沉淀相(β'相和Q'相).搅拌头转速越大或焊接速度越小,均会提高相应的焊接热输入,过高的焊接热输入会降低FSW接头在107循环周次下的疲劳强度.疲劳裂纹均在试样表面萌生,疲劳裂纹扩展初期为沿晶扩展,然后逐渐转变为穿晶扩展,断口形貌呈现解理断裂,最终失稳断裂转变为韧性断裂.     

6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能特征

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉伸实验机和显微硬度计对6005A铝合金搅拌摩擦焊接头的微观组织及力学性能进行了研究。结果表明:焊核区为细小的等轴晶,几乎所有粒子溶于基体;热机械影响区呈现为被拉长的畸变晶粒,且存在大量的位错;热影响区的组织明显粗化,处于过时效状态。与母材相比,搅拌摩擦焊接头的强度及伸长率均有下降趋势,且接头出现软化,最小硬度值出现在前进侧的热影响区内。搅拌头旋转速率为1200r/min、焊接速率为200mm/min时可获得优质接头,抗拉强度达到母材强度的72%,伸长率达到母材的69%。     

2024铝合金搅拌摩擦焊接头塑性变形行为研究

为了研究搅拌摩擦焊卷焊管坯的力学性能及接头塑性变形行为,以5 mm厚的2024退火态铝合金搅拌摩擦焊板坯为对象,采用网格法测试接头塑性变形分布,用EBSD测量接头各区域晶粒尺寸及位相,并结合SEM观察接头第二相的分布,研究了接头力学性能、应变分布与微观组织之间的关系.研究表明:搅拌摩擦接头强度与母材等强,延伸率下降44%;接头前进侧距离焊缝中心8～17 mm的母材较早出现了应变的集中,局部应变可达23%,而焊核区和接头返回侧母材发生的变形较小,平均应变分别为3%和11%,各区域应变的不均匀主要是由于接头各区晶粒尺寸及位相的差异造成的,导致接头整体延伸率的下降.     

异种铝合金搅拌摩擦焊接接头的微观组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊方法对4mm厚的5083铝合金与6082铝合金进行了焊接,对焊接接头的微观组织和力学性能进行了分析。结果表明,焊核区由细小的等轴再结晶组织构成,6082铝合金在前进侧的抗拉强度大于5083铝合金在前进侧的抗拉强度,正弯试验与背弯试验角度都达到180°。     

搅拌头转速对YL113压铸铝合金FSW接头组织性能的影响

对4 mm厚的压铸态YL113铝合金进行了搅拌摩擦焊工艺试验研究,采用OM、SEM/EDS、XRD、万能拉伸试验机等分析研究了搅拌头转速对接头的微观组织和力学性能的影响。结果表明,当焊接速度为40 mm/min时,搅拌头转速在700~1 500 r/min范围内均可获得成形良好、无外观缺陷的焊缝,焊缝截面呈倒梯形,前进侧有明显分界线,而后退侧分界线模糊。热影响区保持铸态的枝晶形貌,但晶粒有一定程度的长大。热机影响区组织呈带状并遗传了母材组织的孔洞缺陷,其中前进侧的孔洞呈纤维状,其数量和尺寸随搅拌头转速增加而增加;后退侧除转速700 r/min时出现类裂纹状缺陷外,其余转速均有大尺寸孔洞缺陷出现,且数量和尺寸随搅拌头转速增加而增加。焊核区为典型变形组织,Si和其他第二相均呈细小颗粒状弥散分布。随搅拌头转速增加,焊接接头抗拉强度和伸长率均呈先增后减的规律,搅拌头转速为900 r/min时,抗拉强度和伸长率均达到最大值。     

CMT+P焊接电流对5083铝合金焊接接头组织及力学性能的影响

采用不同焊接电流,对3 mm厚5083-H116铝合金板材进行CMT+P焊接试验,并对接头显微组织、拉伸性能、弯曲性能等进行检测。结果表明,焊接电流对接头力学性能和焊缝中心晶粒尺寸有显著影响;焊接电流增大,抗拉强度降低,焊缝中心晶粒尺寸增加。通过对CMT+P焊接参数进行调整,可以获得满足使用要求的焊接接头,抗拉强度281 MPa,达到母材的84.38%;屈服强度163 MPa,达到母材的67.92%;伸长率13.5%,达到母材的75%;焊缝中心为等轴晶,熔合线内侧为柱状晶。     

锂电池PACK包Al-Zn-Mg-Cu铝合金CMT 焊接组织与性能研究

以锂电池包箱体常用的7003铝合金为研究对象,采用冷金属过渡焊接工艺(CMT)对7003铝合金进行焊接后,经过固溶(485 ℃,3 h)、人工时效(160 ℃,2 h)和自然时效(72 h)热处理后,进行组织和性能研究。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、扫描电子显微镜分析等方法,对该铝合金接头的母材和焊缝的抗腐蚀性能、力学性能以及微观组织形貌进行研究。结果表明:当慢应变速率为1×10-6 s-1时,基材和焊接试样的应力腐蚀敏感性指数(ISSRT)分别为2.73%和9.74%;对焊接试样的接头进行晶间腐蚀和剥落腐蚀测试并评级,晶间腐蚀为4级,剥落腐蚀为PA级;焊接接头的电导率、抗拉强度、延伸率分别为22.0%(IACS)、330.7 MPa、10.0%。     

敏化时间对国产5083-H116铝合金组织与性能的影响

针对国产8 mm厚5083-H116铝合金,研究了敏化时间对其组织和性能的影响。结果表明,随着敏化时间的延长,5083铝合金微观组织中越来越多的β相（Al₃Mg₂）沿晶界析出,并且形成大量的网状结构;5083铝合金腐蚀电位降低,晶间腐蚀倾向性持续升高,强度降低,伸长率提高。     

5083/6063异种铝合金焊接头的低温拉伸性能研究

采用拉伸试验机,研究了5083/6063异种铝合金对接焊焊接头低温拉伸力学性能,通过扫描电子显微镜,对拉伸断口的组织形貌进行了观察分析。研究结果表明:实验温度为298 K、113 K、77 K时,抗拉强度依次为129 MPa、175 MPa、220.5 MPa,抗拉强度随温度降低而增大,延伸率随温度降低有稍微提高。对低温断口的微观形貌分析,断口呈现韧窝形貌,断口分析为韧性断裂。     

5383铝合金电子束焊接接头组织与性能研究

通过金相观察、力学性能试验和SEM技术研究了5383铝合金真空电子束焊接接头的金相组织、力学性能和断口形貌特征。结果表明,焊接接头的拉伸强度低于母材;焊缝区组织主要为基体上均匀散布的强化相,熔合区为柱状树枝晶;在焊缝熔合线附近由于一次枝晶的生长方向受凝固过程中温度梯度的影响,微观组织为垂直于熔合线方向的柱状树枝晶;焊接接头的拉伸断口呈韧窝特征,但底部易出现气孔缺陷,单纯采用扫描函数不能完全消除根部气孔缺陷。     

Microstructure and Mechanical Properties of Pulse MIG Welded 6061/A356 Aluminum Alloy Dissimilar Butt Joints

The microstructure and mechanical properties of pulse metal inert-gas(MIG) welded dissimilar joints between 4 mm thick wrought 6061-T6 and cast A356-T6 aluminum alloy plates were investigated. The tensile strength of the joints reached 235 MPa, which is 83% of that of 6061 aluminum alloy, and then decreased with the increase of travel speed while keeping other welding parameters constant. The microstructure, composition and fractography of joints were examined by the optical microscopy(OM),scanning electron microscopy(SEM) and electron probe microanalysis(EPMA). Grain boundary liquation and segregation occurred in the partially melted zone(PMZ) on 6061 aluminum alloy side, and brittle Fe-rich phases were observed in partially melted zone on A356 aluminum alloy side. The minimum microhardness appeared in heat-affected zone(HAZ) near A356 aluminum alloy substrate. The samples during tensile test failed mainly in PMZ and HAZ on A356 aluminum alloy side through mixed fracture mode with quasi cleavage and dimples on fracture surface.     

7A52铝合金交流钨极氩弧焊焊接电流对焊接接头组织性能的影响

采用交流钨极氩弧焊对7A52铝合金板进行焊接,通过对不同焊接电流得到的焊接接头显微组织和显微硬度的分析,得出焊接电流对焊接接头组织性能的影响.试验结果表明,当焊接电流为140～160 A时,得到的焊缝组织较均匀,晶粒排列较紧密,焊接接头性能较好.     

超声冲击对铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响

目的分析超声冲击对铝合金搅拌摩擦焊成形后接头的组织及耐蚀性的作用效果。方法采用超声冲击设备对2A12铝合金搅拌摩擦焊接头表面进行超声冲击处理,并对超声冲击前后接头的显微组织、显微硬度以及耐腐蚀性能进行了分析。结果经过超声冲击处理后的铝合金接头上表面会产生一层塑性变形层,并且塑性层内位错密度增大,使表层金属得到一定程度的加工硬化,促使冲击后接头各区域的表面硬度明显提高,冲击后接头热机械影响区和热影响区硬度提高达60%以上;腐蚀浸泡试验发现,超声冲击后接头的点腐蚀程度较超声冲击前明显减缓,腐蚀速率约是冲击前的1/2。结论超声冲击有效改善了铝合金搅拌摩擦焊接头区域材料过时效的软化现象,并且有效改善了接头的抗腐蚀性能。