7075铝合金薄板搅拌摩擦点焊接头力学性能研究

采用正交试验法对7075铝合金薄板搅拌摩擦点焊工艺参数进行了优化,分析了点焊接头的成形情况,测试了接头的抗拉强度和焊点的硬度,分析了接头冶金结合面积与最大抗拉载荷之间的关系.结果表明,焊接停留时间对焊点抗拉强度的影响最显著,其次是搅拌头旋转速度,而轴肩下压量的影响最小.焊接工艺参数为:停留时间6s、下压量0.2mam、旋转速度1 500 r/min时,焊点最大抗拉载荷为6.07 kN,焊点表面成形良好,冶金结合程度最佳,焊点硬度分布呈“W”形,热影响区硬度值最低.     

2024铝合金电阻点焊与回填式搅拌摩擦点焊接头组织和性能

为了研究铝合金材料回填式搅拌摩擦点焊搭接接头与电阻点焊搭接接头的性能差异,采用2024铝合金材料分别开展了回填式搅拌摩擦点焊以及电阻点焊焊接试验。针对采用不同焊接方法获得的焊接接头的微观组织结构、显微硬度以及十字剥离强度进行了分析与对比研究。结果表明,2024铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头相对于电阻点焊接头,焊点形貌更加美观,可获得小尺寸的等轴细晶组织,不存在柱状晶组织结构,焊接接头力学性能明显提高,体现出了该焊接方法的技术优越性。     

双温固溶对搅拌摩擦焊7075铝合金接头组织及性能的影响

设计了针对7075铝合金搅拌摩擦焊接头的焊后双温固溶处理/时效的热处理制度,并采用扫描电镜,透射电镜,显微硬度和拉伸试验研究了双温固溶处理对搅拌摩擦焊7075铝合金接头组织及性能的影响。结果表明,双温固溶处理可以实现接头组织的充分均匀化,同时导致粗大MgZn_2析出相的部分溶解和细小的MgAlCu相析出。经双温固溶处理和130℃时效处理24 h后,接头力学性能明显恢复,焊接区硬度高于母材,接头强度和塑性与母材相当。     

2024铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头组织和性能研究

通过选用不同材质的搅拌头进行2024铝合金回填式搅拌摩擦点焊,并分析了不同工艺参数对接头宏观形貌以及微观组织的影响,得出H13钢搅拌头最适用于2024铝合金的回填式搅拌摩擦点焊。在有效工艺范围内,搅拌针转速越高,焊核区晶粒越细化;焊接时间变长,金属流动越充分,等轴晶粒得到细化;接头显微硬度以焊点为中心呈W形对称分布,焊点中心位置硬度相对均匀且较高。     

6061/7075异种铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头的组织与性能研究

以6061/7075异种铝合金为研究对象进行回填式搅拌摩擦点焊试验,研究了板材相对位置对接头成形和性能的影响。试验结果表明,当7075铝合金作为上板时,套筒最大下扎深度处和焊点中心处均会产生孔洞缺陷;当6061铝合金作上板时,可获得无缺陷的接头且上下板的冶金结合效果明显较好,其接头的最大拉断载荷为11502 N。     

搅拌头停留时间对6082铝合金搅拌摩擦点焊接头组织和力学性能的影响

采用光学显微技术、显微硬度和拉伸测试,研究了不同搅拌头停留时间对6082铝合金搅拌摩擦点焊接头显微组织和力学性能的影响。结果表明,接头由搅拌区、热机影响区、热影响区和母材区组成。搅拌区形成了细小的再结晶等轴晶粒,并且在其附近形成"Hook"区。搅拌区硬度和接头断裂载荷随着搅拌头停留时间的延长而不断增大,但趋势逐渐变缓。在搅拌头旋转速度为1 400 r/min,停留时间为20 s时,接头断裂载荷达到最大值,为3.56 kN。点焊接头在拉伸测试过程中的失效方式是韧-脆混合型断裂。     

双轴肩搅拌摩擦焊对7075铝合金组织和性能的影响

对7075铝合金双轴肩搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,FSW)焊缝的组织、力学性能和电化学腐蚀性能进行研究。结果表明:焊缝区从内到外依次为焊核区、热机影响区、热影响区和母材区,焊核区为细小的等轴晶组织,热机影响区为粗大的变形组织,热影响区为粗化的母材条带组织;由于晶粒的细化和机械加工硬化作用,整个区域硬度明显提高,但由于焊核后退侧存在不均匀的"混晶"组织,导致焊缝强度无明显提高,抗拉强度仅为267.84 MPa;垂直于焊缝方向表面的耐腐蚀性能优于平行于焊缝方向的表面,但焊缝区的耐腐蚀性能比母材差。     

温轧工艺对7075铝合金搅拌摩擦拼焊板接头组织性能的影响

以2.0 mm厚的7075铝合金搅拌摩擦拼焊板为研究对象,探讨搅拌摩擦焊接接头在温轧过程中的变形行为。通过OM、EBSD、硬度仪及拉伸试验对轧制前后不同厚度焊接接头的微观组织和力学性能进行检测。结果表明：随着轧制变形量的增大,各区域组织变得更均匀,当轧制总压下率为75%时,焊接接头的特征逐渐消失,焊缝区域的组织与母材的差异变小。同时,由于动态再结晶的作用使接头的组织更加均匀,焊接区与母材的力学性能差异变小,硬度趋于一致。轧制压下率为75%时,0.5 mm厚焊接接头的抗拉强度为269 MPa,伸长率为4.1%,可以满足后续的轧制工艺要求,能够保证张力轧制过程中不发生断带,保证轧制顺利进行。该研究为焊合区的轧制变形提供理论基础。     

铝合金搅拌摩擦点焊接头力学性能数值模拟

针对铝合金搅拌摩擦点焊工艺,通过实验测试,确定了点焊接头各组织形态和材料属性,建立了接头拉剪力学性能的数值模拟分析模型,获得了拉剪载荷作用下点焊接头的应力分布与变形规律,揭示了接头失效过程.研究结果可为铝合金搅拌摩擦点焊接头拉剪力学性能的分析与评价提供参考.     

LY12铝合金摩擦点焊接头组织及性能

采用摩擦点焊对厚度为2mm的LY12铝合金进行焊接实验,分析接头的显微组织及力学性能。根据焊点接头的组织特征可将其分为塑性区、动态静止层、热影响区和母材。结果表明：塑性区和动态静止层的晶粒在热和力作用下发生动态再结晶形成细小的等轴晶,热影响区的晶粒在摩擦热作用下长大变粗;搅拌头旋转速度为2500r／min,焊接时间为12s时,可以获得力学性能较好的焊点,焊点的剪切强度达到9．24kN：焊点的剪切强度随搅拌头旋转速度的增大而增大,随焊接时间的延长先增大后减小：塑性区的显微硬度较高,但略小于母材,接头显微硬度的最小值分布在热影响区：焊点热输入量较多时,接头为Ⅰ型断裂,焊点的剪切强度较高：焊点热输入量较少时,接头为Ⅱ型断裂,焊点的强度较低。     

2A12铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头的组织及性能

试验研究了2A12铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头的微观组织及力学性能。结果表明:由于焊接不同区域经历不同的焊接热循环与机械搅拌作用,造成焊接区微观组织的不均匀分布。热影响区组织发生长大并且变暗;热机影响区晶粒被拉长变形,组织不均匀;焊核区发生动态再结晶形成细小等轴晶。焊点的剪切拉伸力学性能较好,达9.193k N,韧性断裂特征明显,韧窝呈抛物线状。     

热输入对新型轻合金搅拌摩擦点焊接头组织和性能的影响

采用不同的轴肩直径,以不同的热输入进行了2 mm厚新型轻合金Mg-8Al-1Zn-0.3Y的搭接搅拌摩擦点焊试验,并分析了接头的显微组织、显微硬度和剪切拉伸性能。结果表明,随轴肩直径从10 mm增大至20 mm的热输入逐渐增大,焊核区晶粒先细化后粗化,接头的剪切拉伸性能呈现出先提高后下降的变化趋势,但接头横截面显微硬度无明显变化。     

7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能研究

本文对厚度为10和16 mm的7075铝合金厚板采用工具钢搅拌头进行了搅拌摩擦焊试验,并采用金相显微镜、透射电子显微镜和硬度测试仪等对其接头组织和性能进行了研究。结果表明,在焊核处形成了细小的再结晶组织,而在热影响区生成了大量的无析出带。由于无析出带的产生,导致了热影响区的硬度下降,形成软化区。10和16mm板厚试样接头强度分别达到445和362 MPa,拉伸试验中试样断裂发生在软化的热影响区。本研究为得到完整无缺陷的接头组织提供了合适的工艺参数。     

铝合金电阻点焊接头缺陷的搅拌摩擦修复

针对铝合金电阻点焊极易产生裂纹、缩孔等缺陷的问题,提出了基于无针搅拌摩擦热力耦合效应修复铝合金电阻点焊接头缺陷的方法.通过改变搅拌头转速和摩擦停留时间等参数,研究了热力耦合效应对裂纹及缩孔缺陷的修复效果和影响规律.结果表明,在合适的搅拌摩擦工艺下,单面处理可实现熔核内条型裂纹的修复,但缩孔缺陷仍然存在,性能没有明显改善;双面下冲处理能有效修复熔核内条型裂纹及缩孔缺陷,接头断裂方式为脆性断裂,最大拉剪力从3.20 kN增加到6.14 kN,证明搅拌摩擦热力耦合效应修复铝合金电阻点焊接头缺陷的方法是可行的.     

异种厚度6061铝合金板搅拌摩擦点焊接头组织和力学性能研究

采用搅拌摩擦点焊工艺对异种厚度的6061铝合金板进行焊接,并采用金相显微镜、显微硬度计、透射电镜和万能拉伸试验机等设备对搅拌摩擦点焊接头的微观组织和力学性能进行测试分析。结果表明,搅拌摩擦点焊工艺可以实现6061铝合金的可靠连接,焊点表面平整光滑,无明显缺陷生成。点焊接头由母材区、搅拌区、热影响区和热机械影响区四个区域组成,其中搅拌区晶粒细小,热影响区晶粒出现了粗化,热机械影响区晶粒发生了变形。随着搅拌头压入深度的增大,接头拉剪性能和剥离性能均增大,其最大值分别为4125、1796 N,当压入深度继续增大,接头软化严重,接头力学性能下降。     

铝合金搅拌摩擦点焊疲劳性能研究

研究了2mm厚的6082-T6铝合金搅拌摩擦点焊接头的疲劳性能。在最优的焊接工艺参数和良好的焊接接头的基础上,完成了点焊接头的疲劳实验,观察分析点焊接头薄弱环节的微观组织和疲劳断口的形貌,并测试接头显微硬度,得到了在一定范围内预测疲劳寿命的表达式。结果表明:疲劳裂纹在上下板间的接头根部起裂,在热影响区和热力影响区的交界处扩展直至断裂;微量元素形成的强化相在很大程度上影响点焊接头的疲劳性能;点焊接头的疲劳寿命随着应力强度因子的变小呈增大趋势。     

焊后热处理对2024铝合金搅拌摩擦点焊接头十字拉伸性能的影响

为提高2024铝合金搅拌摩擦点焊(Friction stir spot welding,FSSW)接头的十字拉伸性能,对其进行T4热处理,并对比分析热处理前后两种接头的横截面形貌、显微组织和拉断载荷等。结果发现,热处理并未明显改变接头的横截面形貌;热处理后第二相粒子变得更加细小,数量增多,且分布更加弥散;十字拉伸试验结果表明,热处理后拉断载荷提高了39.2%,但接头断裂模式并未发生变化。     

焊接参数对7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响

使用搅拌摩擦焊(FSW)设备,采用不同搅拌针转速和焊速对厚6 mm的7075高强铝合金平板进行对接试验,并对不同焊接工艺下的接头进行微观组织观察和力学性能测试。研究结果表明:7075铝合金FSW接头由焊核区(WNZ)、热机影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)及母材区(BMZ)组成;随着搅拌针转速的增大,接头中焊核区的晶粒越大;随着焊速的增大,接头中焊核区晶粒越细小;不同工艺参数下的FSW接头显微硬度分布曲线都呈W形。随着转速的提高和焊速的减小,接头显微硬度升高,但波动范围较小;随着转速和焊速的提高,接头抗拉强度先降低后提高;转速为400 r/min,焊速为120 mm/min时,接头抗拉强度最高,为417 MPa,是厚6 mm的7075铝合金FSW最佳的工艺参数。     

焊接参数对塑流摩擦点焊接头组织和性能影响

分析了流动摩擦点焊接头的微观组织和硬度分布,并对转速、下压速度和停留时间对塑流摩擦点焊接头拉伸的载荷-位移曲线、最大载荷、断裂机制进行了研究。结果表明:硬度分布沿焊缝中心对称,焊核区硬度高于母材,最低值出现在热影响区;当转速为750 r/min,下压速度30 mm/min,停留时间为15 s时,拉伸载荷最大,为6.64 kN,大多数塑流摩擦点焊接头的载荷随着位移的增加先升高后逐渐降低,为Hook缺陷断裂,个别接头的载荷随着位置的增加升高,到达最大值后突然下降,为界面剪切断裂。     

7075铝合金搅拌摩擦焊工艺对接头沉淀相析出行为影响

采用搅拌摩擦焊(FSW)对厚度为6mm的7075铝合金进行不同工艺下的平板对接试验,使用光学显微镜、显微硬度仪、X射线衍射仪(XRD)及透射电镜(TEM)对接头微观组织、显微硬度及沉淀相种类与形貌进行分析。结果表明:接头中沉淀相主要有棒状MgZn_2、椭圆状AlCuMg以及胶囊状Al_2CuMg三种,AlCuMg和Al_2CuMg强化效果好于MgZn_2的。焊核区(WNZ)中沉淀相主要是AlCuMg与Al_2CuMg,显微硬度较高;相比WNZ,热机影响区(TMAZ)中沉淀相AlCuMg和Al_2CuMg相对较少,MgZn_2相对较多,显微硬度降低;热影响区(HAZ)中的MgZn_2相对更多,显微硬度进一步降低。随着转速(ω)的增加,WNZ和TMAZ中沉淀相尺寸增大,显微硬度先升高后降低;HAZ中沉淀相尺寸和数量变化不大。随着焊速(v)的增加,WNZ、TMAZ和HAZ中沉淀相数量增多、尺寸变小,显微硬度有所上升。