焊接速度对5754铝合金FSW接头微观组织和力学性能的影响

对3 mm厚的5754铝合金板材进行搅拌摩擦焊接，研究了搅拌头在转速800 r/min条件下，不同焊接速度(100 ~ 400 mm/min)对搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能的影响. 结果表明，5754铝合金FSW接头横截面形貌呈“盆”形. 随着焊接速度增加，5754铝合金FSW接头的焊核区和轴肩区的面积逐渐减小，而搅拌针区面积先增加后减小. 当焊接速度为300 mm/min时，搅拌针区面积达到最大值6.66 mm2，轴肩区和搅拌针区面积比例为0.97，5754铝合金FSW接头的强度系数达到97.5%，这主要是因为轴肩区和搅拌针区面积相近，增大了焊核区和热影响区界面面积，从而提高了FSW接头强度，拉伸断裂在焊核区以外(热影响区或基材区)，断口为韧性断口. 当焊接速度为400 mm/min时，5754铝合金FSW接头的强度系数为58.8%，拉伸试样均断裂在焊核区，断口为脆性断口.     

镁/铝层合板FSW接头微观组织及力学性能

文中采用搅拌摩擦焊 (FSW)方法对Mg/Al层合板进行单面、双面对接方式焊接,对接头的微观组织和力学性能进行测试. 结果表明,随着焊接速度和搅拌针旋转速度的增加,焊缝表面成形良好,接头不同区域未见气孔、裂纹等缺陷,物相主要由Mg₁₇Al₁₂,Mg₂Al₃和MgAl等组成,接头部位的晶粒尺寸得到明显细化,产生了动态再结晶,金属间化合物的形成有利于动态再结晶的形核. Mg/Al层合板双面FSW焊接头的拉伸强度和断后伸长率高于单面焊接接头的强度和断后伸长率,主要是由于接头部位金属间化合物的数量和分布不同,抑制接头部位金属间化合物的形成有利于提高Mg/Al层合板FSW接头的性能.     

6061-T4铝合金单双道搅拌摩擦焊T型接头组织及性能

分别采用搅拌摩擦焊(FSW)单道焊和双道焊工艺方法制备铝合金T型接头,对比分析单道、双道FSW-T型接头的缺陷、显微组织、硬度及拉伸性能。结果表明:相对单道焊接头,双道焊工艺可有效降低FSW-T型接头缺陷尺寸及改善缺陷分布状态,隧道缺陷消失或面积降低,吻接缺陷长度降低;双道焊接头在前进侧和后退侧的组织和性能不均匀性明显降低,软化区范围和差异减小;双道焊接头拉伸性能明显提高,在筋板和壁板方向其拉伸性能普遍为母材的80%以上,明显高于单道焊接头的拉伸性能。     

下压量对厚板7N01铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

对15 mm厚板7N01铝合金进行搅拌摩擦焊对接试验，焊后开展接头性能分析试验，研究下压量对7N01铝合金搅拌摩擦焊接头的静载拉伸性能、撕裂性能及疲劳强度的影响。研究结果表明，下压量对7N01铝合金搅拌摩擦焊接头静载强度和撕裂性能影响均不显著；随着下压量的增加，7N01铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳强度呈现上升趋势；下压量为1.0 mm时，15 mm厚板7N01铝合金FSW接头的综合性能最优。     

偏移量对铝钢异种金属搅拌摩擦焊接头微观组织及力学性能的影响

利用搅拌摩擦焊(FSW),采用正偏移量(搅拌针偏钢侧)对厚度为2.5 mm的6061铝合金与Q235钢进行不同工艺的平板对接试验。使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及能谱仪(EDS)对不同工艺的铝/钢FSW接头进行微观组织观察,并对界面过渡区中的金属间化合物(IMC)进行表征。采用电子万能试验机对接头的力学性能进行测试。研究结果表明,在铝/钢异种金属FSW过程中,搅拌头偏移量越大,接头两种母材的相互扩散越充分;热输入量越高,界面过渡区也就越厚;铝/钢FSW接头强度取决于界面过渡区厚度与IMC种类及数量。当偏移量为0.4 mm时,转速600 r/min,速度120 mm/min时,接头强度达到124.5MPa。钢侧界面过渡区是接头最薄弱区域,金属间化合物Fe_2Al_5和Fe_3Al对接头变形和断裂不利。     

7020铝合金搅拌摩擦焊与MIG焊接对比试验

采用搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊对高速客车车体材料7020铝合金板进行焊接,分别测试焊接接头的拉伸和冲击性能,观察焊接接头的金相组织,并进行接头的硬度分布测试.结果表明,搅拌摩擦焊接头抗拉强度高达309 MPa,是母材的78％,与MIG焊接头相当.焊接接头软化状况比MIG焊程度弱.焊接接头各区组织的不均匀性造成了接头...     

钛/铝双面冷弧MIG组合熔钎焊接头组织和性能

采用SAl5183焊丝对TA2钛和5A06铝合金进行了双面冷弧MIG组合焊接.对接头厚度方向不同位置的Ti/Al界面组织特性进行了分析;并对接头抗拉强度进行了测试.结果表明,试验工艺获得的接头中,钛与焊缝形成了平直的结合界面,界面处未发现剥离、裂纹等缺陷.受焊接热输入影响,形成两种不同的Ti/Al界面:接头中上部钛与焊...     

焊接参数对5A06铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

采用搅拌摩擦焊工艺对10 mm厚的5 A06铝合金板进行焊接,研究了搅拌头转速(150～400 r/min)、焊接速度(50～200 mm/min)对接头显微组织、拉伸性能和硬度的影响.结果表明:在试验参数范围内焊接均可获得无宏观缺陷且成形良好的搅拌摩擦焊接头;接头焊核区晶粒细小、组织均匀,热机影响区晶粒相比焊核区的粗...     

搅拌头偏移对Ti/Al异种金属搅拌摩擦焊接头成形及拉伸强度的影响

采用搅拌摩擦焊(FSW)完成了3 mm厚TC4钛合金和2A14-T14铝合金的连接,研究了搅拌头偏移对接头的成形及拉伸性能的影响。结果表明在搅拌头向铝合金侧的偏移对接头的最大抗拉强度有显著的影响。接头最大抗拉强度随搅拌头的偏移量的增加逐渐升高。在偏移量为2.0 mm、搅拌头转速从400 r/min增加到700 r/min时,接头的最大抗拉强度逐渐降低。在偏移量为2.5 mm、接头的最大抗拉强度随转速的增加逐渐升高。当在搅拌头转速为700 r/min, 焊接速度为60 mm/min时,所得接头强度最高,约347 MPa,为铝合金母材的83 %。接头的断裂位置和拉伸强度均取决于微观组织和金属间化合物。对于强度最高的接头,由于TiAl相的生成,接头于铝合金侧热影响区发生断裂。     

搅拌头偏移对Ti/Al异种金属搅拌摩擦焊接头成形及拉伸强度的影响（英文）

采用搅拌摩擦焊(FSW)完成了3 mm厚TC4钛合金和2A14-T14铝合金的连接,研究了搅拌头偏移对接头的成形及拉伸性能的影响。结果表明在搅拌头向铝合金侧的偏移对接头的最大抗拉强度有显著的影响。接头最大抗拉强度随搅拌头的偏移量的增加逐渐升高。在偏移量为2.0 mm、搅拌头转速从400 r/min增加到700 r/min时,接头的最大抗拉强度逐渐降低。在偏移量为2.5 mm、接头的最大抗拉强度随转速的增加逐渐升高。当在搅拌头转速为700 r/min,焊接速度为60 mm/min时,所得接头强度最高,约347 MPa,为铝合金母材的83%。接头的断裂位置和拉伸强度均取决于微观组织和金属间化合物。对于强度最高的接头,由于TiA l相的生成,接头于铝合金侧热影响区发生断裂。     

Al6061/TA2异种金属冷金属过渡焊接性分析

以AlSi₅ 焊丝对6061铝合金和TA2纯钛进行CMT熔钎焊,采用SEM,EDS分析焊接接头的微观组织特征,并通过拉伸试验对接头进行力学性能评定.结果表明,焊接过程稳定,焊缝成形美观.所得到的焊接接头具有熔焊和钎焊两部分,其中局部熔化的铝母材与熔融的焊丝混合后形成焊缝,焊缝金属与微熔的钛母材形成三个钎焊界面.钎焊界面主要成分为TiAl₃金属间化合物,其厚度较薄.此外,界面附近还有一些随机分布的棒状的TiAl₃金属间化合物.焊接过程中,随着焊丝偏移量的增加,焊缝力学性能提高.参数优化后的接头抗拉强度较高,且断裂在铝热影响区.     

LF6/LD10铝合金搅拌摩擦焊工艺参数对接头性能的影响

通过LF6／LD10铝合金搅拌摩擦焊（FSW）的工艺试验研究，分析了工艺参数对其接头性能的影响。结果表明，当搅拌头的旋转速度值较低时，提高焊接速度有利于提高接头的抗拉强度值。当旋转速度值较高时，提高焊接速度对接头性能的影响不大。焊接速度较低时，改变旋转速度对于接头的力学性能影响不大；焊接速度较高时，提高旋转速度将会降低接头的力学性能。其它参数相同的条件下，材料所处的位置对接头拉伸性能的影响不大。其它条件相同，在焊接速度和旋转速度都较低时，使用无螺纹的搅拌头所得到的接头性能要优于带有螺纹的搅拌头施焊所得接头的性能；在焊接速度和旋转速度都较高时，搅拌针上的螺纹对于接头的力学性能的影响不大。     

电弧熔丝增材制造钛/铝复合材料的组织与性能

通过基于冷金属转移的电弧熔丝增材制造技术制备了铝/钛复合材料. 观察到钛/铝结合界面存在元素扩散,形成一定厚度的中间反应层,表明界面结合良好. 同时,通过硬度测试得到界面附近的硬度介于钛侧与铝侧之间,这主要是由于元素扩散导致界面附近生成了硬脆金属间化合物. 考虑到不同的复合比会导致不同力学性能,通过拉伸试验,研究了复合比对带缺口的钛/铝复合材料拉伸力学性能的影响规律. 结果表明,在持续拉伸载荷作用下,钛/铝复合材料的两组成层之间相互影响. 随着复合比的增加,抗拉强度和屈服强度增加,断后伸长率由于受钛铝之间冶金反应的影响较大,当钛/铝试样具有较低复合比时,其断后伸长率甚至小于单一沉积铝,随后才随着复合比的增加而增大. 另外,运用ABAQUS补充了多组复合比下钛/铝复合材料的拉伸过程,得到了复合比与屈服强度和抗拉强度的关系式.     

Microstructure and mechanical properties of tungsten inert gas welded–brazed Al/Ti joints

The tungsten inert gas welding–brazing process using Al-based filler metal has been developed for joining 5052 Al alloy to Ti–6Al–4V alloy in a butt configuration. The results indicated that heat input influenced the morphology and thickness of the interfacial reaction layer of Al/Ti joints, which played an important role in the mechanical properties of weldment. With the optimised tungsten electrode offset D of 1.0?mm from Al/Ti initial interface to Al side and welding current of 70?A, the thin cellular-shaped and club-shaped TiAl₃ reaction layers formed in the brazing zone, which contributed to suppressing crack initiation and propagation during tensile test. Eventually, the maximum tensile strength of 183?MPa was obtained and the optimised Al/Ti joint fractured at Al alloy base plate. Moreover, the power density characterisation and joining mechanism of Al/Ti joints were discussed.     

摩擦增材辅助Ti/Al搅拌摩擦搭接接头特征分析

为解决Ti/Al异种材料搅拌摩擦焊接接头强度低、搅拌针磨损等问题,提出一种摩擦增材辅助搅拌摩擦搭接焊(friction addition-friction stir lap welding, FA-FSLW)技术. 该新工艺延续了固相连接的优势,具有热输入量低、界面金属间化合物薄等特点.文中研究了以6082铝合金作预沉积层辅助实现3 mm厚2A12铝合金板与4 mm厚TC4钛合金板之间的连接,焊接过程中搅拌头扎入铝沉积层而不接触钛表面,得到抗拉载荷最大为12.2 kN的接头.结果表明, FA-FSLW复合焊接头的界面迁移越大,接头承载越小.同时,发现界面处的Ti, Al元素发生了明显互扩散,Si元素在界面偏聚,与Ti, Al元素发生冶金反应后形成层状纳米级Ti-Al-Si金属间化合物,为提高接头强度奠定基础.     

钛合金的搅拌摩擦焊探索

通过对钛合金热物理性能分析，比较了钛合金的搅拌摩擦焊特性；针对钛合金的特点特别设计和使用了可以满足钛合金搅拌摩擦焊的搅拌头、垫板、冷却和保护装置等；并且对Ti-6Al-4V钛合金的搅拌摩擦焊焊缝和接头进行了观察分析，还对接头力学性能进行了测试，初步试验结果表明搅拌摩擦焊可以实现钛合金焊接，接头强度可以达到母材强度90％以上，但是搅拌摩擦焊工艺、参数、搅拌头还需要进一步优化，性能指标还可以进一步提高。     

铝/铜异种材料搅拌摩擦焊接工艺的优化

搅拌摩擦焊(FSW)是近几年发展较快的新型摩擦焊接技术.国内外研究较多的是铝合金及异种铝合金的搅拌摩擦焊接,但对铝/铜异种搅拌摩擦焊接的研究尚不多见.在此通过大量试验,分别在900-1500 rpm、20-50mm/min范围内调整搅拌旋转速度和焊接速度,优化焊缝的成形质量.结果表明,优化工艺参数可以实现铝/铜异种金属...     

Characterization of Superplastically Formed Friction Stir Weld in Titanium 6AL-4V: Preliminary Results

A collaborative University and Industry research project was undertaken to evaluate the performance of as friction stir welded (FSW) and friction stir welded and superplastically formed (FSW-SPF) titanium 6Al-4V alloy sheets. The purpose of this initial phase of research is to test and evaluate the mechanical properties of FSW and post SPF-FSW 2-3 mm thick sheets of titanium. As-FSW and FSW with SPF Ti alloy (standard and fine grain size) butt joints were characterized in terms of microstructures, micro-hardness, metallurgy and tensile properties. The preliminary results of the FSW and post FSW-SPF joint were found to be close to that of as-received titanium with respect to strength, but elongations were decreased. This article was presented at the AeroMat Conference, International Symposium on Superplasticity and Superplastic Forming (SPF) held in Baltimore, MD, June 25-28, 2007.     

基于Ti中间层的AZ31镁合金/6061铝合金电阻点焊研究

通过添加钛箔中间层,研究了镁/铝合金异种金属电阻搭接接头的微观组织与力学性能。研究结果表明,添加0.2mm厚度钛箔中间层可以大幅提高镁/铝异种金属电阻点焊接头的结合强度,接头的最大拉剪力随焊接电流的增大先增大后减小;当焊接电流为14kA时,最大拉剪力达到最大为2.2kN。铝钛界面处有TiAl₃生成,接头断裂在镁侧热影响区上,经过换算接头的剪切强度能够达到156MPa。通过SEM和EDS分析,添加钛中间层阻断了镁合金和铝合金的相互扩散,钛中间层阻碍了Mg-Al金属间化合物的生成,从而大大提高接头的结合强度。     

2219-T87铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊方法对8mm厚2219-T87铝合金进行了焊接.对接头的宏观形貌、微观组织、显微硬度及断口形貌进行了分析.结果表明,焊核区为细小的等轴晶粒,晶粒尺寸远小于母材;热机影响区发生了弯曲变形;热影响区组织出现了明显粗化.前进边热机影响区和焊核区形成明显分界线,后退边相对模糊.搅拌摩擦焊对接头各区域沉淀相分布形态有重要影响.接头室温拉伸强度可以达到母材的70%以上.沿焊缝横截面的显微硬度的分布显示,硬度最低点位于后退侧热影响区区域,断裂位置位于后退侧热影响区处,接头的断裂形式为韧性断裂.