不同焊丝对Al-Zn-Mg系铝合金脉冲MIG焊缝组织和力学性能的影响

分别以ER5356、ER5087和ER4043焊丝作为填充材料,采用脉冲MIG焊对12 mm厚T4态Al-Zn-Mg系铝合金板材进行对焊焊接试验,并对焊接接头的显微组织和力学性能进行分析。结果表明,采用ER5356、ER5087和ER4043焊丝的接头抗拉强度分别为294、313和237 MPa,断后伸长率分别为7.9%、7.6%和1.6%。接头的最低硬度位置均在焊缝中心,拉伸断裂位置均在焊缝,热影响区均出现软化现象。ER5087焊丝的焊缝柱状晶较多,且晶粒粗大;ER5356焊丝的焊缝组织大部分区域为细小的等轴晶;ER4043焊丝的焊缝组织为典型的共晶枝晶结构。     

汽车用铝合金TIG焊接工艺

针对厚度为3mm的6061和6101铝合金板材进行TIG焊接试验研究,分别采用四种不同的填充材料进行焊接,并分析焊接接头力学性能和显微组织。研究结果表明:所有接试验力学性能均低于母材,采用ER5356焊丝的焊接接头抗拉强度达到母材的63.2%,断后延伸率为母材的62.5%。测试焊接试样各区域的显微硬度,显示焊缝区域硬度高于其他部位。采用ER5356焊丝和ER4043焊丝的焊接接头,在焊缝区域可见晶界清晰的等轴晶粒,其热影响区的晶粒较粗大。通过对比分析显微组织和力学性能,四种填充材料中,ER5356适合作为汽车用6101和6061铝合金板材的焊接填充材料。     

高频脉冲电流耦合交流CMT焊对2060铝合金接头组织与力学性能的影响

采用不同频率的高频脉冲电流耦合交流CMT(cold metal transfer)焊,分别以ER4043及ER5356焊丝为填充材料,对2060铝锂合金进行焊接。结果表明,不同频率的高频脉冲电流对焊接接头的气孔数量及大小影响显著。耦合高频电流焊接后,焊缝中心的气孔数量减少,气孔大都集中在熔合线及焊缝边缘;与填充ER4043焊丝相比,填充ER5356焊丝的气孔数量少,尺寸也较小。不同的脉冲频率均能不同程度地细化显微组织,填充焊丝为ER4043,脉冲频率为40 k Hz时,组织细化现象显著,接头各区的硬度较高;填充焊丝为ER5356,脉冲频率为60、70 k Hz时,组织细化现象显著,接头各区的硬度较高。     

不同焊丝对7075铝合金双脉冲MIG焊缝组织与性能的影响

用ER5556和ER5356焊丝对AA7075-T651铝合金板材双脉冲MIG焊缝组织与性能进行研究。结果表明:两种焊丝接头焊缝区均为铸态枝晶组织,与ER5556相比ER5356焊丝焊接接头热影响区的晶界有更多第二相析出;ER5556焊丝焊接接头最低硬度为90.6 HV,接头抗拉强度为342.5 MPa,伸长率为8.5%;ER5356焊丝焊接接头最低硬度为80.8 HV,接头抗拉强度为292.5 MPa,伸长率为3.5%;ER5556焊丝接头拉伸断口上有明显的撕裂棱。     

焊丝对5754-H111铝合金焊接接头组织和性能影响

对5754-H111铝合金进行交流钨极氩弧焊接,研究了ER5356焊丝和ER5183焊丝对焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明:两种焊丝焊接接头的热影响区组织都保留了母材轧制的纤维状态,焊缝区组织为α固溶体基体上分布着树枝状β(Al3Mg2)相和Al6Mn相。与ER5356焊丝相比,ER5183焊丝由于Mn含量较高,使得焊接接头中Al6Mn相弥散分布,焊缝区晶粒显著细化。两种焊丝焊接接头的强度均能达到母材强度的85%以上;焊接接头的冷弯试样经过180°面弯、背弯后,均未出现裂纹;两种焊丝焊接接头的显微硬度分布曲线均呈N形,硬度最低值出现在热影响区,ER5183焊丝焊接接头的硬度略高于ER5183焊丝焊接接头。     

不同焊丝对喷射成形7055铝合金焊缝组织与力学性能的影响

对用喷射成形工艺制备的7055铝合金采用不同焊丝进行MIG焊焊接试验,对焊接接头组织和力学性能进行了研究。试验结果表明:ER4043焊丝焊接接头硬度为200 HV,接头抗拉强度为145 MPa,伸长率为2.23%;焊接接头主要以等轴晶为主,焊缝区为等轴晶和树枝状晶,熔合区和热影响区主要为等轴晶组织,断口为解理断裂。ER5356焊丝焊接接头硬度为90 HV,接头抗拉强度为190 MPa,伸长率为2.92%;焊接接头主要以柱状晶为主,焊缝区、熔合区主要为柱状晶组织,热影响区为粗大的等轴晶,断口为疲劳断裂形式。     

不同焊丝对6082铝合金焊接接头组织性能的影响

采用ER5356和ER5087铝合金焊丝对6082-T6铝合金板材进行焊接,研究了不同焊丝对6082-T6铝合金力学性能和显微组织影响。结果表明,ER5087焊丝焊接的焊缝硬度高于ER5356焊丝的焊缝硬度,这是由于ER5087焊丝中的Zr细化焊缝晶粒的结果。拉伸试验时焊接接头均断裂于热影响区,ER5087焊丝焊接的接头比ER5356焊丝焊接的接头平均屈服强度和抗拉强度高,断后伸长率稍好。     

SiC_p/6061Al复合材料的钨极氩弧焊工艺研究

采用4043与5356焊丝为填充金属对体积分数为10%~15%SiCp/6061Al复合材料进行TIG焊,通过焊缝外观成形、金相分析与拉伸试验,对焊接接头进行了分析。结果表明:4043焊丝在焊缝成形、改善熔池流动性、提高接头力学性能等方面均优于5356焊丝,但是焊缝中缺少增强相,最高接头强度只能达到母材的56.7%。     

焊丝匹配对304/Q345异种钢激光-MAG复合焊接头组织和力学性能的影响

采用激光-MAG复合焊方法,选择Cr,Ni含量不同的ER308L,ER309L不锈钢焊丝作为填充材料,填充形式分别为ER308L+ER309L(其中ER309L作为过渡层)和单独ER308L,对304奥氏体不锈钢和Q345低合金钢进行焊接,对所获得的焊接接头进行显微组织、基本力学性能进行分析研究。结果表明:不同的焊丝填充形式下,异种接头焊缝处均出现了下贝氏体、δ-铁素体和奥氏体。焊缝硬度值最高,ER308L填充焊缝达到HV489,ER309L+ER308L焊缝硬度略低,为HV451;热影响区硬度值为HV200~HV250;采用ER308L+ER309L焊丝作为填充金属所得接头的抗拉强度略低于采用ER308L焊丝填充的接头,但其冲击韧性更好。     

5083/6061异种铝合金角焊缝组织与性能分析

采用两种焊丝Al5356和Al4043进行了6 mm厚的5083/6061异种铝合金角焊缝的焊接,对焊缝接头的组织和力学性能分析。试验表明:使用两种焊丝都可以得到成形合格的角焊缝,但热输入较小的焊缝熔深尺寸和焊缝厚度尺寸更为稳定。使用焊丝Al5356的焊缝接头组织晶粒及第二相更细密,焊丝Al5356的工艺适应性更强;焊丝Al5356焊接的异种铝合金的角焊缝强度更高,在5系和6系的异种铝合金焊接结构设计及工程应用中应当优先选择焊丝Al5356。     

铝合金/镀锌钢CMT熔钎焊接头显微组织与力学性能研究

分别使用ER4043铝硅焊丝和ER5183铝镁焊丝为填充金属,对5083铝合金和EH36镀锌钢进行CMT焊接,使用万能试验机测试接头拉伸强度;用SEM和EDS对接头的显微组织进行分析。结果表明,两种焊丝都可得到成形良好的焊缝,但使用ER5183焊丝得到的焊缝比使用ER4043焊丝的焊缝润湿角大,且接头强度要低很多。     

铝硅焊丝成分对铜铝异种金属CMT焊接接头特征的影响

采用冷金属过渡(CMT)焊对异种金属T2和1060Al进行焊接,选用S301、ER4043、ER4047 3种焊丝作为填充材料,研究在适当工艺参数下,焊丝成分对焊接接头组织、相组成、界面化合物形态及硬度的影响。结果表明:3种焊丝焊接的接头均由焊缝区、结合区、熔合区组成,且靠Cu侧的焊缝结合区均生成了较厚的界面化合物层。结合区的组织主要为(α-Al+Cu Al2)共晶和Cu Al2金属间化合物相,当采用含Si量12.0%的ER4047焊接时结合区还析出了块状Si。焊丝中添加Si元素,抑制了靠Cu侧焊缝区界面化合物生长,并改变了化合物形态。同时,界面化合物生成,也导致3种焊缝均在靠Cu侧出现显微硬度的高峰区。     

不同焊丝对T6态Al-12.7Si-0.7Mg合金焊接接头组织性能的影响

采用ER4047,ER5183和ER5356 3种焊丝对厚度为6 mm的T6态Al-12.7Si-0.7Mg合金进行平板对接试验,使用双脉冲MIG单面双道焊缝成形工艺,确定了3种焊丝对应的焊接工艺参数并且获得了良好的焊缝成形。在此基础之上,对焊接接头进行金相组织观察和力学性能测试。结果表明,使用ER4047焊丝的焊缝接头组织与ER5183和ER5356接头组织有明显差别;3种接头的拉伸试验具有不同的断裂模式,采用ER5183焊丝的接头强度最高,约为母材的70%;显微硬度结果表明,T6态的母材受焊接热输入的影响后,热影响区内存在软化现象。     

2A12高强铝合金焊接接头组织及力学性能的研究

采用TIG焊方法,以ER4043作为填充材料,对4 mm厚的2A12铝合金板进行了焊接试验研究。通过拉伸性能、显微硬度试验和显微组织分析,研究了焊接接头的组织和力学性能。结果表明,当焊接电流为115 A时,焊接接头的拉伸性能最佳,接头抗拉强度为285.32 MPa,伸长率为4.83%,焊缝中心的显微硬度为116 HV。显微组织由α-Al和共晶Si组成。     

5E61铝合金VPPAW焊接接头性能分析

采用变级性等离子焊机(variable polarity plasma arc welding, VPPAW)穿孔等离子立焊的焊接方法,以牌号为5356和5E61的焊丝作为填充材料,对板厚为4 mm的5E61铝合金进行了焊接试验. 结果表明,在规定焊接参数条件下,可以获得优良的焊接接头. 对焊接接头观察发现,焊缝组织细小均匀,熔合区组织相比焊缝区有一定的粗化. 对力学性能测试分析,若使用5356焊丝,在焊缝区由于金属元素被烧损蒸发,降低焊接接头强度;焊缝区填充5E61焊丝,部分Er元素以相的形式析出,其晶胞尺寸与铝基体很接近且错配度小,从而提高焊接接头的力学性能;虽焊接接头力学性能有所下降,但总体硬度均达到母材硬度的85%以上.     

铝/钢CMT熔-钎焊接头微观组织及力学性能研究

使用CMT熔-钎焊技术以ER4043(A1Si5)焊丝作为填充金属对6061铝合金及表面预涂特种钎剂的304不锈钢异种材料进行了焊接。使用SEM、EDS、XRD及显微硬度试验对焊接接头的显微组织及力学性能进行了研究。结果表明:铝和不锈钢的CMT熔-钎焊缝成形良好,且熔化的焊丝向不锈钢侧铺展比较理想。焊接接头由热影响区、熔合区及钎焊界面层组成。热影响区及熔合区的组织为α-Al固溶体和Al-Si共晶相;在钎焊界面层形成一定厚度的化合物层,主要为FeAl_2相及Al_(0.5)Fe_3Si_(0.5)三元相。拉伸断裂于焊缝/钎焊界面层,断口为脆性断裂,接头强度为84.1MPa。     

Zr添加对7A52铝合金CMT+P焊接接头组织及性能影响

采用ER5356和ER5087两种焊丝对20 mm厚7A52铝合金进行冷金属过渡+脉冲焊接(CMT+P),从焊接缺陷、晶粒尺寸及析出相等多方面研究Zr添加对焊接接头显微组织及力学性能的影响。结果表明：两种接头成形良好且均无明显缺陷,焊缝组织为铸态的等轴枝晶,并发现条状或块状的富铁杂质相AlFeMn以及黑色相Mg₂Si。相比于ER5356焊丝,采用ER5087焊丝焊缝区的晶粒尺寸减小了28.7%,并存在圆形及椭圆形的纳米级强化相Al₃Zr。两种接头均获得较高的抗拉强度,使用ER5356焊丝的接头强度约为293MPa,达到母材强度的59.4%,而使用ER5087焊丝焊接接头的强度更高,约为316 MPa,焊接系数达到64.1%。两种接头的拉伸断裂位置均位于焊缝处,拉伸断口也均以韧窝为主并伴随明显的撕裂棱,表现为韧性断裂特征。     

焊丝成分对6082-T6铝合金焊接接头组织和性能的影响

采用ER5356和ER5087焊丝对12mm厚6082-T6铝合金进行熔化极惰性气体保护焊(MIG)后,通过显微硬度测试、拉伸力学性能测试、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等研究焊丝成分对焊接接头力学性能与显微组织的影响。结果表明:采用ER5087焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头焊缝区晶粒更细小;抗拉强度、屈服强度、断后伸长率以及焊接系数均高于ER5356焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头的;两种焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头的硬度最低区域与拉伸断裂位置均在距离焊缝中心10～15mm处的热影响区,该区域β″强化相聚集长大、粗化,导致析出相强化作用减弱,成为焊接接头性能最薄弱区域。     

SiCp/AlMMCs填充含Sc、Ce、Be的TiB2原位增强焊丝与4047焊丝的TIG焊研究

使用自制的含Sc、Ce、Be的TiB₂原位增强与4047焊丝为填充材料对T6态SiCp/AlMMCs 进行TIG焊,对接头的力学性能、显微组织以及断口形貌和第二相粒子进行分析。结果表明：两种焊丝焊接该种材料的焊缝成型优良,4047焊丝成型更加美观；TiB₂接头的抗拉强度明显优于ER4047接头,平均强度达到171.88MPa,相对于4047接头强度提高40.03%,TiB₂粒子起到了原位增强的作用；两种接头的硬度值在焊缝中心近似呈对称分布,焊缝区硬度最低,平均值分别为：71.65HV、60.02HV,热影响区硬度的“过时效”现象明显；焊缝中SiC颗粒较少,存在严重贫瘠区 ,未发现明显的Al₄C₃脆性物；显微组织都为枝晶组织,但4047接头焊缝枝晶粗大,TiB₂接头焊缝晶粒细小,稀土元素Sc、Ce、Be起到了细化晶粒的作用,且TiB₂粒子在焊缝中分布均匀；TiB2接头断口中气孔较少,为韧-脆性混合性断裂,韧窝中第二相粒子较多；4047接头断口中气孔较多,为韧性断裂,韧窝中第二相粒子较少。     

7075-T6高强铝合金CMT焊接头微观组织和力学性能研究

使用ER5356焊丝,对2.7 mm厚的7075-T6高强铝合金进行了CMT焊接试验,通过光学显微镜、扫描电镜和能谱仪对接头的显微组织及断口形貌进行了分析。结果表明,焊缝成型美观,明显焊透,无气孔等缺陷。焊缝区组织主要是α固溶体和T相(Al Zn Mg Cu)组成,热影响区存在GP区。焊缝区的硬度最低,约为70~80 HV0.1,从焊缝边缘到母材,显微硬度逐渐增加,距离焊缝边缘5 mm处存在软化区。焊接接头拉伸断裂于熔合区,为韧性断裂,接头的抗拉强度为354 MPa,约为母材的61%。