搅拌摩擦焊接Al-Cu双层复合板(英文)

对冷轧Al-Cu双层复合板进行搅拌摩擦焊接,获得了无缺陷的焊接接头。对搅拌摩擦焊过程中的金属流动行为和两层之间的混合进行了研究,考察了显微组织和硬度的变化。结果表明,在搅拌区的金属流动导致了在Cu层中前进侧生成条带状结构,在这些条带状结构中的细晶区域中,存在微量的Al颗粒和Al-Cu金属间化合物,这导致了其硬度的增加。     

镁/铝层状复合板材搅拌摩擦焊焊接行为

采用搅拌摩擦焊(FSW)方法对爆炸焊方法制备的镁/铝层状复合板进行焊接，对不同焊接速度条件下焊接接头的微观组织、物相以及力学性能进行分析。结果表明：镁/铝层状复合板的搅拌摩擦焊焊接接头界面连接效果良好，热机械影响区和热影响区界线不明显，搅拌区内镁、铝交替分布呈条带状，在搅拌区、热机械影响区和热影响区形成了Al₃Mg₂和Mg₁₇Al₁₂金属间化合物，焊接缺陷主要为界面处金属没有及时填充形成的隧道孔洞；焊接接头横截面硬度呈“W”形分布，搅拌区的硬度从铝侧→界面→镁侧逐渐降低；FSW焊接接头的抗拉强度最大可达94.5 MPa，伸长率为6.7%，断裂机理为金属间化合物的脆性断裂和金属基体镁/铝的韧性断裂。     

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。     

铝合金与低碳钢的异质搅拌摩擦焊接头组织与性能

采用搅拌摩擦焊方法,并在焊前将Q235低碳钢在150℃预热10 min,成功实现了8 mm厚5083-H112铝合金与Q235低碳钢的搅拌摩擦焊接,并进行了接头显微组织、物相组成、显微硬度分布和力学性能的测试与分析。结果表明,该异质金属接头成形较好,焊缝质量较高,接头抗拉强度达到铝合金母材的81%;接头焊核区由Al相、Fe相和Fe3Al金属间化合物相组成。     

添加Cu箔后搅拌摩擦焊镁/铝异种合金的组织与性能

采用搅拌摩擦焊对厚度为2mm的AZ31镁合金和5052铝合金异种合金进行了添加Cu箔的试验,利用金相显微镜、XRD、显微硬度计和微机控制万能试验机等研究了焊接接头的显微组织和性能。结果表明,接头处添加Cu箔后,在旋转速度为1 200r/min、进给速度为100mm/min时,得到良好的焊接接头,接头表面没有观察到宏观裂纹,抗拉强度达到86.2 MPa,焊接接头断裂于偏镁一侧;焊缝中心硬度较高,整个焊缝区硬度呈Λ型分布。焊缝处的XRD分析结果显示,焊缝处存在的金属间化合物有Al3Mg2、Al12Mg17、AlCu、Al2Cu、MgCu2。     

Cu/Al异种材料FSW接头的组织性能及断口分析

利用搅拌摩擦焊(FSW)实现紫铜(T2)与铝合金(5A06)的焊接。采用金相、拉伸试验机和扫描电镜研究Cu/Al接头的显微组织、力学性能和断裂特征。结果表明,当搅拌头转速950r/min、行走速度150mm/min时,可获得高质量的焊接接头,拉伸强度最大值约为296 MPa。金属铜和铝在焊核近铜侧呈层状交替结构特征,但在焊核区的铝侧为Cu和Al的混合结构特征。焊缝截面的宏观断裂表现出明显的层状特征,断裂中间层为具有韧性断裂特征的韧窝结构,韧窝中主要存在脆性Mg-Al系金属间化合物。     

铝合金LF6与工业纯铜T1的搅拌摩擦焊工艺

利用搅拌摩擦焊技术成功地焊接了防锈铝LF6和工业纯铜T1对接接头,研究了工艺参数对接头组织与性能的影响.结果表明:搅拌头旋转速度与焊接速度的比值大小是保证接头致密性和决定组织、性能的关键因素,合适的焊接工艺参数可以获得组织、性能优良的Al/Cu接头.板材厚度较小时,形成良好焊缝的规范参数范围较宽,焊接过程中接头内部发生了剧烈的塑性流动.由于摩擦热与变形能的共同作用,在焊缝内部形成了Al3.892Cu6.108型金属间化合物,使焊缝局部区域硬度升高.     

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.     

搅拌摩擦焊含铜嵌入板的6061-T6铝合金(Al/Cu/Al)的显微组织和力学性能（英文）

将两块6061-T6板中间嵌入一块纯铜板(Al/Cu/Al),利用搅拌摩擦焊(FSW)技术焊合,研究铜板插入对焊接接头性能的影响,并与无铜板的搅拌摩擦焊AA 6061(Al/Al)的研究结果进行比较。用光学显微镜和扫描电镜观察焊接样品的显微组织,用X射线衍射分析Al/Cu/Al样品的相组成。在转速为1000 r/min和焊接速度为25 mm/min条件下观察到Al/Cu/Al焊接接头无缺陷。焊核区的显微组织观察结果显示类似复合物结构的形成促进了铝和铜的冶金结合。XRD结果显示形成了金属间化合物(IMCs),如Al_4Cu_9和Al_2Cu。由于其更高的位错密度,有Cu板的焊接样品的硬度较高,且IMCs存在的区域其硬度值明显更高。由于铝和铜之间更强的冶金结合,有铜板的焊接接头的极限抗拉强度比无铜板的接头更高。     

新型铝钢搅拌摩擦焊对接工艺分析

以3 mm厚的碳素结构钢Q235与3 mm厚的2A12铝合金为基材,通过机械加工的方式沿厚度方向将钢端面加工成倾斜的锯齿形状,运用搅拌摩擦偏心焊完成钢和铝异种金属的连接,以异种金属的对接焊接接头为研究对象。从焊缝宏观组织可以看到,在搅拌针的搅拌与轴向顶锻力的共同作用下,锯齿顶部的钢发生软化并随搅拌针的搅拌迁移到铝基体中。运用XRD分析表明,结合界面处除了铁和铝之外,还形成了Fe Al、Fe Al2等金属间化合物,靠近铝侧的焊缝显微硬度比铝母材的硬度要高,原因是形成的金属间化合物使得其硬度增高,通过扫描电镜与元素能谱分析,锯齿的底部铝钢结合界面形成了一层比较薄的过渡层,铝钢接头以冶金和机械结合的方式为主。     

6061-T6铝合金与镀锌钢轻载搅拌摩擦焊搭接工艺研究

基于4种不同针长的搅拌头,采用超高转速搅拌摩擦焊工艺实现了6061-T6铝合金和镀锌钢板的搭接连接。结果表明:采用无针搅拌头时轴向力最大,仅为1.1 kN,远低于常规转速搅拌摩擦焊时产生的轴向力,随着针长的增加,需要的轴向力越来越低。当使用无针搅拌头时,在小下压量参数下得到了成形性能较好的焊接接头,而使用针长为0.3 mm的搅拌头时,得到了力学性能最佳的焊接接头,最大抗拉强度达到94.1 MPa,断裂位置为6061-T6母材前进侧,界面处生成了厚度均匀的金属间化合物,厚度达到5.2μm,金属间化合物的主要成分为Fe4Al13。该金属间化合物在接头连接中发挥主要作用。     

7075铝合金与H68黄铜的搅拌摩擦焊组织分析

采用金相显微镜对7075铝合金与H68黄铜异种材料搅拌摩擦焊接头组织进行观察、采用X射线衍射仪（XRD）对焊接接头中相结构进行分析,并采用显微硬度计对焊接接头硬度分布进行测试.结果表明,搅拌针的旋转频率为1 100 r/min,焊接速度为80 mm/min时,焊接接头未形成金属间化合物,焊核区晶粒细化,且显微硬度值增加...     

焊后热处理对钛/铝FSB接头组织及性能的影响

研究了6082铝合金和TC4钛合金分别添加钎料锌和镍下的搅拌摩擦钎焊(FSB)搭接接头微观组织及焊后热处理后接头界面金属间化合物(IMC)的生成种类和先后顺序以及生长动力学模型。研究表明:添加钎料锌时,界面金属间化合物主要由AlZn、TiAl、TiAl2、TiAl3组成,先后顺序为TiAl2→TiAl3→TiAl→AlZn,并获得了界面IMC层的生长动力学模型为;添加钎料镍时,界面金属间化合物层主要由TiNi、Al3Ni2、Ti3Al和TiAl组成,先后顺序为776 K以下,Ti-Ni-Al焊接界面金属间化合物形成的顺序是Al3Ni2→TiNi→TiAl→Ti3Al,776 K以上时生成顺序为Al3Ni2→TiNi→Ti3Al→TiAl,并获得了界面IMC层的生长动力学模型。界面IMC层的厚度均随着温度的提高或保温时间的延长而增加。添加锌的接头的剪切强度由未热处理时的154 MPa提高到194 MPa,而添加钎料镍的接头由142 MPa提高至166 MPa。     

搅拌头形状对异质搅拌摩擦焊铜铝接头性能的影响（英文）

其余的工艺参数保持不变的条件下研究了9种不同形状搅拌头对异质搅拌摩擦焊铜铝接头性能的影响。采用宏观组织、显微组织、拉伸试验、硬度、扫描电子显微镜和电子X射线光谱仪等力学和冶金方法评估异质接头的性能。结果表明,采用直径为8 mm的圆柱形搅拌头得到的接头强度最大。此外,当多边形搅拌头的边数减少时,碎屑缺陷增加,因此,多边形接头不适合异质搅拌摩擦焊对接接头。而且,当多边形搅拌接头边数增加时,抗拉强度也随之增大。对同一焊肩表面,相对于圆柱形的搅拌头,多边形搅拌头的搅拌区较硬脆。采用多边形搅拌头得到的焊缝的最大硬度为HV 283。在搅拌区明显存在硬脆金属间化合物。在异质铜铝接头搅拌区存在金属间化合物,如Cu Al、Cu Al_2、Cu_3Al和Cu_9Al_4。     

Al-Cu异质合金FSW工艺及接头组织研究进展

Al替代Cu有广泛的应用前景,实现Al-Cu异质合金有效连接具有重要意义。Al和Cu物理化学性质差别大、冶金相容性差,采用常规熔焊制造Al-Cu异质合金接头面临挑战,而采用搅拌摩擦焊(FSW)在一定程度上可以减小熔焊产生的金属间化合物厚度,提高了焊接质量。文中总结了搅拌头的设计、前进侧材料的选择、搅拌针偏移量、旋转速度和焊接速度、搅拌头倾角等FSW焊接参数对Al-Cu异质合金接头的影响,分析了显微组织、金属间化合物(IMC)的形成机理及辅助措施在Al-Cu异质合金FSW中的应用,指出了Al-Cu异质合金FSW存在的主要困难,提出了未来研究开发的方向,以促进Al-Cu异质合金FSW技术的进一步发展。     

铝/钢异种金属电阻点焊接头微观组织与力学性能研究

采用电阻点焊实现对6061铝合金和H220YD高强镀锌钢的焊接,通过金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、显微硬度计和万能试验机等测试方法研究了铝/钢点焊接头的组织和性能。结果表明,铝/钢点焊接头从铝侧向钢侧依次为铝合金熔核、铝/钢界面、高强钢热影响区。铝/钢点焊接头界面靠近钢侧金属间化合物层显微硬度最高,靠近铝合金侧金属间化合物硬度次之,铝合金显微硬度最低。随着焊接电流的增加,铝/钢点焊接头拉剪力先增加后减小,焊接电流9 k A、焊接时间300 ms、焊接压力2 k N时,接头拉剪力达到最大值3.4 k N。     

5A06-H112铝合金与304L不锈钢搅拌摩擦焊对接研究

采用搅拌摩擦焊对6 mm厚5A06-H112铝合金与304L不锈钢异种金属进行对接连接,研究了接头的微观组织结构、组织成分和微观硬度。结果表明:搅拌针中心线偏向铝合金一侧,当搅拌头转速600 r/min,焊接速度50 mm/min时,能获得焊缝成形良好、无孔洞和裂纹等缺陷的对接接头。对接处铝合金和不锈钢混合充分,形成焊核。焊核区分布着洋葱环组织,成分分析表明焊核中有不锈钢碎片及金属间化合物存在,接头横向微观硬度呈阶跃分布。     

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。     

铝/黄铜异种金属TIG熔钎焊接头显微组织与力学性能

采用Zn-2%Al(质量分数)药芯焊丝对5052铝合金和H62黄铜进行TIG熔钎焊搭接试验,并对接头显微组织、界面层结构及力学性能进行分析。结果表明:Zn-2%Al药芯焊丝在黄铜母材表面润湿性良好,能够获得较好的铝/黄铜熔钎焊接头。在黄铜侧过渡区形成块状和条状的Al Cu脆性金属间化合物相,同时在黄铜侧界面处形成Cu9Al4、Cu Zn金属间化合物层。随焊接热输入的增大,界面层厚度先增大后减小,接头拉伸载荷也是先增大后减小。焊缝中心区及界面层的显微硬度高于铝和黄铜母材的。接头拉伸时断于黄铜侧界面区,且断口为解理断裂。     

不同下压量下TC4/A6061异种合金FSW接头成形及显微硬度研究

对2.5 mm厚的TC4钛合金板和A6061-T6铝合金板进行了搅拌摩擦焊对接试验,研究了不同下压量下接头的表面成形和显微硬度。试验结果表明:当下压量为0.10 mm时,焊缝表面出现沟槽缺陷;当下压量增大到0.26 mm时,焊缝两侧的飞边较多,且试件背部的铝合金与垫板发生粘连。当下压量为0.18 mm时,接头的表面成形良好且内部无缺陷,钛侧搅拌区的边界处出现了Ti-Al金属间化合物层,其厚度约为3μm。焊接接头的显微硬度最大值位于金属间化合物层处。