镁铝异种金属搅拌摩擦焊搭接接头组织与性能分析

采用搅拌摩擦焊技术对异种金属铝合金5083和镁合金AZ31进行了搭接焊试验.对接头的力学性能、组织形貌及断口形貌进行了观察和分析.结果表明,在铝板置于上层、搅拌针长度小于铝板板厚的情况下,使用合适的工艺参数,这两种轻合金可以获得抗剪性能良好、界面结合紧密、无缺陷的搭接接头,从而使镁板和铝板通过由一定金属间化合物组成的界面区过渡层形成了良好的连接;接头都断裂于界面结合处,铝侧是由塑性撕裂导致的"小坑"组成,而镁侧主要为河流状花样;在界面中心区出现了明显的硬度升高现象.     

搅拌摩擦焊的原理与应用

搅拌摩擦焊是摩擦焊方法的新发展,是英国焊接研究所提出的专利技术。它可以对多种熔化焊接性差的有色金属等材料进行可靠的连接,而且连接工艺简单、并有较好的工艺适应性。现已开始应用在航空航天与交通运输等领域的结构铸造,并显示良好的工程应用前景,本文主要介绍了搅拌摩擦焊的方法,过程和特点。     

工艺参数对铝镁搅拌摩擦焊焊缝成形质量的影响

工艺参数对铝镁异种材料搅拌摩擦焊接头质量有着重要影响,研究了焊接速度,搅拌头旋转频率,材料放置位置,搅拌头正反转及偏移等工艺参数对7075铝合金与AZ31B热挤压态镁合金异种材料搅拌摩擦焊对接接头成形质量的影响.结果表明,在搅拌针旋转频率为13 r/s,焊接速度为30 mm/min下可获得较好的焊缝成形质量;另外,要获...     

搅拌摩擦焊工艺参数对异种镁合金接头组织和性能的影响

对异种变形镁合金AZ31B与AZ61A进行搅拌摩擦焊对接试验,研究了工艺参数对接头组织及力学性能的影响.结果表明:当采用凹面圆台形搅拌头,且将AZ31B置于后退侧进行施焊时易得到成形良好、无焊接缺欠的对接接头,接头抗拉强度最高可达到母材AZ31B的90.5%.对焊缝的端面微观组织特征分析发现:接头各区域组织差异很大,前进侧热力影响区组织呈层状分布且较宽.当工艺参数不恰当时,该区域层状组织间易产生氧化物和杂质物的富集,夹杂层的存在及应力集中是造成接头在前进侧热力影响区力学性能下降的最主要原因.     

搅拌摩擦焊与铝船制造革命

铝合金材料替代钢铁材料由于能显著减轾船舶的自重、增加船舶的速度，因而在造船业中日益受到重视；由于搅拌摩擦焊技术的一系列优点，将使铝合金在造船工业中得到曼进一步的应用。在此主要介绍搅拌摩擦焊应用于铝合金船舶焊接中的优点，世界各国造船厂应用搅拌摩擦焊的实例以及搅拌摩擦焊的焊缝质量等3方面的内容。     

镁合金AZ31B搅拌摩擦焊研究

研究了镁合金AZ31B搅拌摩擦焊接工艺参数（搅拌头转速n、焊接速度v、焊接压力P）及搅拌头材料和形状对焊接头的影响。结果表明，采用高速钢制圆台带凹面形的搅拌头效果较好；其合适的工艺参数范围是n=950～1500r／min，v=37．5～60mm／min,P=3kN；最优工艺参数为：n；1500r／min，v=47．5mm／min，P=3kN。     

镁合金AZ31B搅拌摩擦焊研究

研究了镁合金AZ31B搅拌摩擦焊接工艺参数(搅拌头转速n、焊接速度v、焊接压力P)及搅拌头材料和形状对焊接头的影响。结果表明,采用高速钢制圆台带凹面形的搅拌头效果较好;其合适的工艺参数范围是n=950～1500r/min,v=37.5～60mm/min,P=3kN;最优工艺参数为:n=1500r/min,v=47.5mm/min,P=3kN。     

铝合金材料搅拌摩擦焊焊接参数概述

概述了铝合金材料搅拌摩擦焊的焊接原理以及搅拌头形状、材料、焊接工艺参数等对接头成形及性能的影响,学习和应用相关知识,为后续铝合金材料搅拌摩擦焊提供试验依据、理论指导和技术支持.     

压铸态镁/铝异种金属搅拌摩擦焊接接头组织及性能

对3 mm厚压铸态AZ91D镁合金和压铸态ADC12铝合金进行了结果表明搅拌摩擦焊,采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射、万能试验机等分析了接头的微观组织和力学性能。结果表明:铝合金置于前进侧,前进速度为40 mm/min,转速为900～1300 r/min时,可获得成形良好的焊接接头;接头焊核区域镁铝合金相互混合,发生机械互锁,组织呈现条带状特征;母材中粗大铸态枝晶明显细化,非镁/铝基体相主要有Si、Mg_2Al_3、Mg_(17)Al_(12)和Mg_2Si,颗粒状尺寸随转速的增加呈先降后增趋势;接头平均抗拉强度随转速增加呈现先增大后减小的趋势;断裂均发生在前进侧热机影响区和焊核的交界处。关键词:搅拌摩擦焊;微观组织;力学性能;压铸镁合金;压铸铝合金     

铝合金的搅拌摩擦焊

在详细介绍搅拌摩擦焊原理，特点的基础上，针对铝合金的搅拌摩擦焊特点，性能以及工业应用进行了阐述，并且对搅拌摩擦焊在中国市场的发展和应用作了简略介绍和预测。     

Review of research progress on aluminium–magnesium dissimilar friction stir welding

The paper critically assesses the research progress towards aluminium–magnesium dissimilar friction stir welding (FSW). First, the theoretical requirements are explored through the understanding of joining mechanism and heat generation in aluminium–magnesium FSW. Next, the observed trends in microstructural characterisation and mechanical properties are analysed. Finally, the effects of welding parameters and how it influences process variables and materials responses are discussed in detail, and several suggestions are made based on these discussions.     

带状组织对铝/镁异种金属搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

采用搅拌摩擦焊(FSW)对厚度为4 mm的6061铝合金与AZ31B镁合金进行不同工艺的平板对接试验. 采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及能谱仪(EDS)对接头进行微观组织观察,采用电子万能试验机对接头力学性能进行测试. 结果表明,在接头焊核区(WNZ)中存在着明显的带状组织,带状组织是由插入镁基体中的铝合金条以及弥散分布在条带上的金属间化合物(IMCs)组成;IMCs主要为Al₁₂Mg₁₇和Al₃Mg₂;铝/镁异种金属FSW接头裂纹形核和扩展均发生在带状组织内;焊接工艺影响带状组织形态和IMCs尺寸及数量;随着转速(n)的增加或焊接速度(v)的降低,带状组织呈弯曲状,长度相对较短且呈不连续分布;当转速(n)过高或焊接速度(v)过低时,带状组织变细,但IMCs数量增多且尺寸变大;铝/镁异种金属FSW接头强度主要取决于带状组织形态和IMCs尺寸及数量.     

镁-钢异种金属无匙孔搅拌摩擦点焊过程分析

在最优焊接参数下,对AZ31B镁板和DP600镀锌钢板进行无匙孔搅拌摩擦搭接点焊试验,得到剪切力达到8.7 k N的接头.整个点焊过程分为插入(I)、搅拌与回抽(II)、回抽完毕(III)三个阶段.显微组织分析表明,焊核区,钢的晶粒细长,流向明显.热力影响区,钢和镁合金均发生动态再结晶,钢的晶粒粗长,镁合金晶粒最为粗大,但在搅拌针回抽区域,镁合金晶粒细小且分布均匀,全部为再结晶等轴晶粒.热影响区,钢的晶粒更为粗长,镁合金的晶粒也较为粗大.接头主元素分析表明,(I)阶段,镁与钢的界面没有发生扩散;(II),(III)阶段,在焊核区主元素之间发生了扩散.     

2024/7075异种铝合金搅拌摩擦焊的晶体取向演化

使用光学显微镜、电子背散射衍射（EBSD）对比研究了2024/7075异种铝合金搅拌摩擦焊（FSW）接头及母材的组织特征、晶界特征和织构的演化.结果表明,后退侧热力影响区晶粒的小角度晶界含量较母材明显增大而前进侧热力影响区晶粒的小角度晶界含量与母材相比没有明显变化,焊核区发生了动态再结晶,大角度晶界含量明显增加.后退侧2024铝合金为弱取向组织,前进侧7075铝合金母材、热影响区以及热机影响区具有较强的S织构{123}<634>、黄铜织构{011}<211>和R织构{124}<211>,焊核区为等轴再结晶晶粒,没有明显的择优取向.     

异种材料搅拌摩擦焊接头特点与脆性本征研究

对镁合金与铝合金进行了搅拌摩擦焊连接试验.从接头金相形貌中可以看出,铝合金与镁合金的晶粒以河流状汇合的方式充分交织在一起,其排布具有明显的梯度特征.当这种混合的交织状态过渡到热机械影响区时可以发现,随着速度梯度的变化,混合的均匀程度明显减弱.接头附近存在大量的脆性金属间化合物,导致力学性能显著下降.从接头断口的扫描电镜形貌可以看出,单侧启裂的拉伸断口一侧出现少量韧窝带和大量的变形带断裂特征.     

L6-LY12异种材料搅拌摩擦焊接技术

通过SN比试验设计和方差分析研究了L6-LY12异种材料搅拌摩擦焊接工艺参数对焊接接头成形及力学性能的影响。参数显著性顺序为：焊接压力、焊接速度、搅拌头旋转转速。试验表明，对于5mm厚L6-LYl2板材，搅拌摩擦焊接工艺参数范围是：焊接压力2000～3000N；焊接速度37．5～60mm／min；搅拌头旋转速度950～1500r／min。优化的最佳工艺参数为2500N、37．5mm／min、950r／min。获取了等强或超强的搅拌摩擦焊接头。     

铝合金搅拌摩擦焊异种焊接头的显微组织和力学性能

对8mm厚6082/5083铝合金进行了搅拌摩擦焊焊接,焊后通过金相分析、拉伸试验和断口形貌观察等方法研究了搅拌摩擦焊异种焊接头的显微组织和力学性能.研究结果表明:在旋转速度800 r/min、焊接速度120 mm/min工艺条件下,接头表面成形良好,内部无明显缺陷.焊核区是由细小的等轴晶组织构成;前进边和回转边的界面形态差异较为明显,前进边的组织形貌呈花纹状,由两种铝合金组织交互融合而成,但回转边组织形貌则呈曲线状,明显将两种组织分开.断口形貌分析显示,接头断裂模式为脆性断裂.     

Dissimilar friction stir welding between 5052 aluminum alloy and AZ31 magnesium alloy

Dissimilar friction stir welding between 5052 Al alloy and AZ31 Mg alloy with the plate thickness of 6 mm was investigated. Sound weld was obtained at rotation speed of 600 r/min and welding speed of 40 mm/min. Compared with the base materials, the microstructure of the stir zone is greatly refined. Complex flow pattern characterized by intercalation lamellae is formed in the stir zone. Microhardness measurement of the dissimilar welds presents an uneven distribution due to the complicated microstructure of the weld, and the maximum value of microhardness in the stir zone is twice higher than that of the base materials. The tensile fracture position locates at the advancing side (aluminum side), where the hardness distribution of weld shows a sharp decrease from the stir zone to 5052 base material.     

搅拌摩擦焊中的扭矩分析

扭矩的测量对于理解和改进搅拌摩擦焊有很大的帮助.使用扭矩传感器测量了3.5mm厚铝合金5083-H321在不同参数下的扭矩,对扭矩曲线进行了比较,并研究了稳态平均扭矩对接头力学性能的影响.结果发现:焊接速度一定时,稳态平均扭矩随着旋转速度的增加而增加;旋转速度一定时,稳态平均扭矩随着焊接速度的增加而增加.稳态平均扭矩为12 N·m时抗拉强度和伸长率最大,分别达到母材的93.6%和67%.