1420铝锂合金异种板压印接头力学性能的研究

为了研究1420铝锂合金(1420)与异种材料的压印连接能力,选取TA1合金板、镀锌钢板和H62铜合金板与1420进行异种压印连接试验。对三组接头进行拉伸-剪切试验,得到三组接头的载荷-位移曲线。结果表明:TA1-1420接头的镶嵌量最大为0.2 mm,H62-1420接头的颈部厚度最小为0.34 mm;TA1-1420、H62-1420接头在拉伸-剪切试验中的最大载荷分别为4618.729、3119.3 N;TA1-1420、H62-1420接头的平均能量吸收值分别为9.84、3.865 J。     

1420铝锂合金与镀锌钢压印接头的力学性能研究

为了研究1420铝锂合金(1420)与镀锌钢压印接头的力学性能,对1420铝锂合金同种板材(1420-1420)、异种板材(1420-镀锌钢和镀锌钢-1420)以及镀锌钢-镀锌钢进行了压印连接。并对其进行拉伸-剪切试验,从接头的材料成形,失效形式,载荷承载能力,能量吸收等方面进行了分析。结果表明:镀锌钢-1420接头的镶嵌量最小为0.16 mm,1420-镀锌钢接头的颈部厚度最小为0.32 mm;镀锌钢-1420接头在拉伸-剪切试验中所能承受的载荷最大为3100N,镀锌钢-1420接头所能承受的能量吸收值最大为4.757 J;1420-镀锌钢接头在拉伸-剪切试验中所能承受的载荷最小为1180N,1420-镀锌钢接头所能承受的能量吸收值最小为0.258 J。     

铝锂合金压印-点焊复合连接接头力学性能分析

分别采用压印连接和压印-点焊复合连接方式对铝锂合金AL1420进行连接,通过对拉伸-剪切试验后失效接头和得到的载荷-位移曲线进行观察和分析,对各组试件进行失效形式和力学性能的对比研究,并对不同焊接电流对接头产生的影响进行探讨。结果表明:焊接电流能有效改变压印接头性能。压印-点焊复合连接较压印连接接头断口处截面变形严重,但接头力学性能优于压印连接接头性能,并且焊接电流每增大1 k A,接头承载力以1. 05倍速率增加;压印-点焊复合连接接头较压印连接接头具有更好的能量吸收特性,并且随焊接电流的增大,能量吸收性能提高。     

铝锂合金压印接头拉伸试验及失效机理研究

用压印连接技术制备了1420铝锂合金的单搭接头和T型接头。对单搭接头进行了拉伸-剪切试验,对T型接头进行拉伸-剥离试验。并运用扫描电子显微镜对接头的拉伸断口进行了微观分析。结果表明:T型接头的静拉伸强度和能量吸收值分别为270.4 N和0.9126 J;单搭接头的静拉伸强度和能量吸收值分别为2240.6 N和0.5817 J。两种接头失效模式均为颈部断裂失效。单搭接头断口呈现解理和韧窝形貌,具有韧性断裂和脆性断裂的特征;T型接头断口也呈现解理和韧窝形貌,但为等轴韧窝,且存在大量韧窝形核,为强度较低的韧性断口。     

激光填丝焊接铝锂合金T型接头的组织和力学性能

以铝锂合金2A97(底板)/2099(筋板)T型接头为研究对象,采用ER5356铝镁焊丝进行激光填丝焊接,分析了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:接头的平均抗拉强度为425 MPa,达到2A97-T3母材抗拉强度的93%。T型接头首先在焊趾起裂,然后沿熔合线扩展,最终断在底板,呈穿晶断裂的特征。焊缝区硬度值在70~90 HV之间,比母材硬度低。焊缝区域晶粒形态主要有细等轴晶、柱状晶和等轴晶,其中细等轴晶主要在在熔合区靠近焊缝侧形成;焊缝中心等轴晶区的第二相粒子分别在晶间和晶内出现,并伴随明显的铜偏析现象。     

5A90铝锂合金点焊接头力学性能研究

采用三相次级整流电阻焊机对5A90铝锂合金进行点焊试验,研究了铝锂合金点焊接头的力学性能。结果表明:在不同点焊工艺参数下,接头拉剪强度均呈先增大达到峰值后又减小的规律变化。当电极压力为8.55 kN、焊接电流为45.5 kA、焊接时间为4 cyc时,最佳接头强度可以达到最大值7.7 kN。断裂模式为纽扣断裂和结合面断裂,纽扣断裂断口为韧性与脆性混合断裂形式。     

铝锂合金T型接头双侧激光同步焊接组织合金调控研究

针对2060/2099铝锂合金机身壁板T型接头双侧激光同步焊接组织的改善及力学性能的提高,采用焊缝合金化手段对焊缝组织进行合金调控,研究了合金元素对焊缝热裂纹敏感性及力学性能的影响。结果表明,2060/2099铝锂合金双侧激光同步焊接组织内存在特殊的等轴细晶区,为接头薄弱区域;焊缝晶界主要由AlLiSi和Al_6CuLi_3两种晶间相及Al-Cu,Al-Si共晶组织构成;采用Al-Si-Cu系新焊丝CW3能够促进Al_6CuLi_3相及二次枝晶的形成,有效提高晶界强度并抑制热裂纹的产生,等轴细晶区内显微硬度水平的提高使T型接头的综合力学性能得到明显改善,其纵向抗压载荷提高为92.7 kN,横向抗拉强度提高为412 MPa,达到母材抗拉强度的80%以上。     

1420铝锂合金电阻点焊与压印连接力学性能对比

对1420铝锂合金同种板材分别进行电阻点焊和压印连接试验,对连接试验所得的各组接头进行拉伸-剪切试验。对电阻点焊接头进行超声扫描和破坏性检测,对压印接头进行破坏性检测。分别从接头的成形质量、载荷承载能力、失效形式和能量吸收能力等方面进行对比分析。试验结果表明:超声扫描可以有效检测电阻电焊连接接头的焊核直径;电阻点焊连接接头的载荷承载能力(均值载荷为3679.1N)和能量吸收能力(能量吸收均值为3.164 J)均优于压印连接接头(均值载荷为2232.3N,能量吸收均值为0.619J)。     

镀锌钢同种异种板材压印接头的力学性能研究

镀锌钢作为一种耐腐蚀的材料被广泛应用于工业领域。本文对镀锌钢同种板材(镀锌钢-镀锌钢)、异种板材(镀锌钢-1420铝锂合金和镀锌钢-TAl钛合金)进行了压印连接,研究了镀锌钢同种异种板材压印接头的力学性能。通过拉伸-剪切试验,分析了镀锌钢压印接头的成形、失效形式、载荷承载能力、能量吸收值等。结果表明:经过拉伸-剪切试验后,镀锌钢同种板材压印接头的失效位移、拉伸强度和能量吸收值都优于异种板材。     

2060铝锂合金FSW接头微观组织和力学性能

对2060铝锂铝合金FSW接头性能进行分析,采用光学显微镜、SEM、EBSD等手段对2060铝锂合金的微观组织、拉伸性能、显微硬度、断口形貌、各向异性等性能进行分析.结果表明,最高强度系数为89.9%,最高延伸率为9.44%;FSW接头各向异性不明显;2060铝锂合金主要强化相为Al₂CuLi,并且沿一定晶体学取向分布,对基体有较强的强化作用.在焊核区及热影响区处,析出相溶解,在冷却过程中析出并长大,与基体没有特定的晶体学取向关系,形成粗大的平衡相;由于焊接过程中剧烈的塑性变形与动态再结晶,织构变为弱织构,不存在明显的晶体学取向.     

厚板铝锂合金SSFSW接头组织非均质性及力学性能

对12 mm厚板2195-T8铝锂合金进行静止轴肩搅拌摩擦焊(Stationary shoulder friction stir welding,SSFSW)工艺试验,探讨工艺参数对接头组织非均质性和力学性能的影响。结果表明：转速在300～500 r/min及焊接速度在30～80 mm/min范围内可获得表面光滑、无缺陷的焊缝。转速为300 r/min时,焊核区(Welding nugget zone, WNZ)呈梯形截面且沿厚度分布比较均匀;转速为400～500 r/min时,WNZ形状明显不规则并在焊缝表面附近形成异常流动的回填区,WNZ沿厚度方向的晶粒尺寸相差2～3倍;转速降低为300 r/min时,晶粒尺寸差别明显减小。转速为300 r/min时,WNZ硬度沿厚度方向分布均匀;转速为400～500 r/min时,WNZ底部硬度值远小于中间和顶部。在转速为300 r/min及焊接速度为80 mm/min的优化工艺条件下,WNZ抗拉强度可达到母材的71.57%。拉伸试样的断裂位置发生在热力影响区和热影响区交界处或WNZ底部,具有典型的塑性断裂特征。     

镁-铝异种合金自冲铆接接头的力学性能

镁合金材料在车身轻量化制造方面具有巨大的潜力和应用空间,选取不同厚度的AZ31B镁合金和5083铝合金薄板材料进行自冲铆接,并通过拉伸实验和扫描电镜分析接头的静力学性能及微观组织.结果表明:自冲铆接能实现对AZ31B镁合金和5083铝合金薄板的有效连接;板厚搭配均匀的自冲铆接接头的整体力学性能最优;镁板厚度较小的自冲铆接接头的失效形式均为上板断裂,其余两组自冲铆接接头的失效形式均为下板拉脱;3组不同镁板厚度组合的自冲铆接接头断口均呈脆性断裂形貌.     

镀锌钢-1420铝锂合金电阻点焊及压印接头连接强度对比

对镀锌钢-1420铝锂合金电阻点焊接头及压印接头进行强度对比,利用超声扫描显微镜,分析镀锌钢-1420电阻点焊接头的C扫描图像,得到电阻点焊焊核内部各个区域的特征;采用直接观测法观察镀锌钢-1420压印接头的成形质量;通过MTS材料试验机进行拉伸-剪切试验,得到电阻点焊接头和压印接头的静失效载荷、失效形式及能量吸收值。结果表明:电阻点焊和压印连接都能很好地对镀锌钢-1420进行连接;在镀锌钢-1420异种板材的拉伸-剪切试验中,电阻点焊接头的静拉伸载荷(4593.8 N)高于压印接头的静拉伸载荷(3119.3 N);电阻点焊接头的失效模式为部分界面撕裂,压印接头的失效模式为上板拉脱失效并伴随部分上板颈部断裂;镀锌钢-1420压印接头的能量吸收值(4.757 J)要大于电阻点焊接头的能量吸收值(3.861 J),压印接头有良好的能量吸收能力,缓冲吸震性强。     

铝锂合金搅拌摩擦焊接接头的组织与力学性能

针对铝锂合金Al-Li-S-4进行对接搅拌摩擦焊,通过拉伸试验、微观组织观察、硬度测试等手段考察了铝锂合金对接接头的搅拌摩擦焊性能。结果发现,随着工艺参数热输入量R(转速/焊速)的增加,接头力学性能包括抗拉强度、伸长率等逐渐下降,当R10时,下降趋势更加明显。R=1.5时其抗拉强度达到母材的83%。同时,热输入量的增大造成了微观组织的变化。材料的流动性增强,焊核区和热机影响区的界限变得模糊,晶粒更加粗大。硬度测试表明,接头区域的硬度低于母材,并且随着热输入量的增大,接头受到热循环影响的软化区域变宽,力学性能受到影响。     

2090Ce铝锂合金的焊缝热裂纹敏感性及接头力学性能

采用焊缝合金化手段，通过设计新型焊丝向焊缝中添加Ｌｉ、Ｚｒ和Ｃｅ等合金化元素，研究了２０９０Ｃｅ稀土铝锂合金焊缝金属的热裂纹敏感性；探讨了合金元素对接头力学性能的影响及作用规律；进而研究了适用于焊接２０９０Ｃｅ合金的焊丝合金成分。试验结果表明，向焊缝金属中添加适量的合金元素Ｌｉ、Ｚｒ和Ｃｅ，能够细化晶粒；增加焊缝中的共晶数量并改善其分布形态，从而有助于降低焊缝金属的热裂纹敏感性。另外，适量的Ｌｉ、Ｚｒ和Ｃｅ等合金元素还能够在不降低接头塑性的同时，明显改善接头的强度；但Ｌｉ和Ｃｅ含量过多则会对接头性能，特别是塑性造成损害。所设计的焊丝材料能够适用于焊接２０９０Ｃｅ稀土铝锂合金。     

下板强度对压印接头力学性能的影响

通过接头剥离和拉伸-剪切试验研究了铝锂合金(1420)和钛合金(TA1)同种异种压印T型和单搭接头的力学性能。由试验结果比较可知,低强度下板压印接头的承载能力较高,低强度下板在两种接头的能量吸收值均高于高强度下板。     

铝锂合金FSW焊接接头性能

研究2060铝锂铝合金FSW焊接接头性能,采用光学显微镜、SEM等手段分析2060铝锂合金的微观组织、拉伸性能、显微硬度、断口形貌等性能,结果表明:在用FSW焊接2060铝锂合金过程中,当转速升高时,焊核区硬度升高;当焊速升高时,焊核区硬度基本不变,但热影响区硬度最低点向远离焊核区中心的方向移动;较高的焊接速度下(200 mm/min),随转速增加,接头强度逐渐升高,强度系数最高可达到89%;在较低焊接速度下(80 mm/min),随转速的增加,接头强度最高可达母材的87%,延伸率为10%;当转速较低时,断口呈层状结构;当转速较高时,断口出现小的韧窝。     

镀锌钢-铝锂合金点焊接头的超声成像及力学性能分析

运用超声波水浸聚焦入射法对镀锌钢-1420铝锂合金异质板材点焊接头进行超声波C扫描成像检测,研究接头的C扫描图像特征,并对C扫描图像各特征部分的A扫描信号进行采集、分析;借助MTS材料试验机对试件进行拉伸-剪切试验,测试接头的力学性能。结果表明:超声波水浸聚焦入射法能有效地检测异质板材点焊接头的内部特征及飞溅等典型焊接缺陷;当其他焊接参数不变,焊接电流在9.5~11 kA范围内变化时,随着焊接电流的增加,接头的失效载荷从3448.7 N增大到4593.8 N;当焊接电流增大到11.5 kA时,接头出现严重飞溅,且其失效载荷下降到4339.1 N。     

异种泡沫金属夹层板压印接头静力学性能对比分析

以Al5052-Al5052压印接头作为对照组,以添加1.5 mm泡沫铜、1.5 mm泡沫镍及1.5 mm泡沫铁镍夹层的Al5052-Al5052压印接头作为试验组,对4组接头进行破坏性试验,观察其截面,分析不同泡沫金属夹层对Al50525-Al5052压印接头成形质量的影响;通过拉伸试验,对比分析各组接头的峰值载荷、失效位移和能量吸收能力。试验结果表明:泡沫金属夹层板压印接头失效形式均为颈部断裂。泡沫金属夹层板压印接头峰值载荷(B组为1521.3 N,C组为1628.7 N,D组为1670.1 N)及能量吸收值(B组为0.77 J,C组为0.75 J,D组为0.78 J)均高于Al5052-Al5052压印接头(峰值载荷为1477.5 N,能量吸收值为0.57 J),其中泡沫铁镍夹层板效果最佳。     

异种铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织及性能研究

采用搅拌摩擦焊方式对2 mm厚C24S和2198异种铝锂合金进行了焊接,并对接头的宏观形貌、微观组织及力学性能进行分析。结果表明:焊核区晶粒为细小的等轴晶,其晶粒随焊接速度的增大而逐渐细化,而随旋转速度的提高而发生粗化;接头两侧有较明显的软化现象,返回边的软化程度不如前进边;旋转速度为900 r/min时,接头强度随焊接速度的增加而逐渐增大;焊接速度为90 mm/min时,接头强度随旋转速度的升高先升高后降低,在旋转速度为800r/min时,接头抗拉强度达到最大,为373 MPa,达到2198铝锂合金母材强度的80.7%。