时效成形对7075铝合金焊接接头显微组织与力学性能的影响

采用搅拌摩擦焊工艺(FSW)、时效成形试验、维氏硬度、金相观察和拉伸性能测试等方法研究了在180℃和不同时效时间下时效成形对7075铝合金FSW焊接接头显微组织与力学性能的影响。研究结果表明:随着时效时间的增加,母材区的第二相粒子逐渐减少,晶粒发生细化,热影响区与热机影响区的第二相粒子先增加后减少,在12 h时达到最多,焊核区的第二相粒子数量上无明显变化;抗拉强度与伸长率均先增大后减小,抗拉强度在12 h时达到最大,最大值为364. 15 MPa,伸长率在10 h达到最大值,最大值为3. 72%,拉伸断裂位置都在焊缝的前进侧。随着时效时间增加,各区硬度呈下降趋势,整体上母材区的硬度最高,热影响区的硬度最小,焊核区的硬度大小处于母材区与热影响区之间。     

时效和预变形对2195铝锂合金组织与性能的影响

利用透射电镜、拉伸试验等手段，研究了时效温度、时效时间和预变形量对2195铝锂合金显微组织和力学性能的影响，优化了铝锂合金的时效处理工艺。结果表明：T6态和T8态铝锂合金的硬度均会随着时效时间的延长先增加后减小，经过预变形处理后铝锂合金的峰值硬度对应的时效时间缩短；随着时效时间的延长，T6态和T8态铝锂合金的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率的变化趋势相同，经过预变形处理的T8态(预变形量5%+175℃/36 h)铝锂合金的峰值抗拉强度、峰值屈服强度和对应断后伸长率较T6态(175℃/48h)铝锂合金分别增加了11.58%、22.97%和17.78%。T6态和T8态铝锂合金中均存在颗粒状δ′相、针状θ′相、类球形δ′/β′复合相和针状T₁相，且后者的T₁相更加细小、数量更多、分布更加均匀。2195铝锂合金适宜的时效工艺和预变形量为175℃/36 h+5%。     

时效工艺对超低温成形2060铝锂合金组织及性能的影响

通过透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)表征分析及单轴拉伸测试等手段，研究了时效温度与时间对2060铝锂合金力学性能及组织演变的影响，获得与超低温成形相适配的最佳时效工艺参数。结果表明，在时效初期，合金的析出相以球状δ′相和针状T₁相为主；随着时效时间的延长，T₁相不断形核长大，而δ′相数量不断减少，T₁相对位错运动的阻碍作用增大，合金强度不断提高并到达峰值。随着时效时间进一步延长，T₁相的数量不再变化，但其形态变得粗大，合金强度有所下降。分别在165、175、185℃进行时效时，随着时效温度的升高，合金到达峰值时效的时间变短，但与较高温度时效相比，较低温度时效后析出相形态更加细长，分布更加弥散，合金峰值时效强度更高。超低温成形2060铝锂合金采用165℃×35 h的时效工艺后可获得最佳的综合力学性能，此工艺下获得的合金屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为494 MPa、538 MPa和6%。     

时效处理对挤压成型2195铝锂合金组织和力学性能的影响

研究了热处理对挤压态2195铝锂合金组织和力学性能的影响。结果表明,固溶处理和人工时效处理对挤压合金的力学性能有显著的增强作用,这与析出相的类型、尺寸、数量密度和分布有关。2195铝锂合金在时效过程中的析出顺序为过饱和固溶体(SSSS)→GP区+δ′/β′(Al₃(Li,Zr))→δ′+θ′(Al₂Cu) +T₁ (Al₂CuLi)→θ′+T₁;其中T₁相在析出强化中起主导作用。2195铝锂合金经过525 ℃×60 min固溶后在170 ℃人工时效的峰时效时间是36 h,此时抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为579 MPa、537 MPa和5.5%。     

自然时效对7050铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

对2.5 mm 7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接头进行自然时效处理,时效时间分别为72 h和17520 h.对时效处理的接头进行拉伸试验、显微硬度测试和微观组织观察,确定自然时效时间对接头的力学性能、硬度分布、微观组织以及析出物的影响规律.结果表明,自然时效17520 h接头的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率较自然时效72 h的接头分别提高了20%,12%和25%;自然时效17520 h接头的焊核区和热力影响区的硬度相应的提高了约60 MPa;随着自然时效时间的延长,焊核区和热力影响区的溶质原子富集区(GP区)所占的比例升高、η'和η析出相增多,它们能够钉扎位错,使位错运动消耗更多的能量,从而提高了接头的强度和塑性.     

2195铝锂合金电子束焊接头的焊后热处理

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪及X射线衍射仪等微观分析手段,研究不同热处理工艺条件下2195铝锂合金电子束焊接头焊缝区的显微组织演变,探讨接头的焊后热处理强化机制。结果表明,焊后热处理可显著改善接头区域的显微组织,促进强化相的析出,有利于提高接头的力学性能。经过焊后固溶+双级时效热处理,焊态下接头熔合线附近存在的等轴细晶区消失,β′、θ′和T₁等强化相在接头焊缝区析出,与单级时效处理工艺相比,双级时效处理的析出强化效果更为显著。力学性能测试表明,经过双级时效热处理后,接头的抗拉强度达到492.5 MPa,为母材强度的90.4%。接头拉伸断口表面存在许多小韧窝,并伴随出现解理面,接头呈韧-脆混合型断裂特征。     

自然时效对2024铝合金搅拌摩擦焊接头拉伸性能和显微硬度的影响

对5 mm厚2024高强铝合金搅拌摩擦焊对接接头进行自然时效处理,时效时间为17520 h,研究焊接态和自然时效态接头的微观组织、显微硬度、力学性能和断口形貌。结果表明,自然时效态接头拉伸性能和显微硬度均较焊接态有所提高,当转速为1000 r/min,焊速为60 mm/min时,焊接接头组织经过自然时效析出大量细小且弥散分布的强化第二相,拉伸性能和显微硬度的改善最显著,抗拉强度达到了354.6 MPa,提高12.9 MPa,达到母材的84.4%,断裂发生在热影响区。焊核区硬度最高值为145.7 HV。自然时效态接头断口形貌呈现典型的韧-脆混合断裂特征。     

2195铝锂合金摩擦搅拌焊接头组织

采用圆柱形搅拌头和带螺纹搅拌头,制备2195-T8铝锂合金摩擦搅拌焊接头,研究搅拌头前进速度与旋转速度对接头孔洞缺陷的影响,分析接头的显微组织特征。结果表明:当圆柱形搅拌头旋转速度与前进速度比值不当时,在接头前进侧下部容易产生贯穿整个接头的隧道型缺陷(连续孔洞);采用带螺纹搅拌头可以消除接头的这种缺陷,有效提高接头抗拉强度。2195-T8铝锂合金基材中强化相包括T1相(Al_2CuLi)和θ′相(Al_2Cu);热机影响区所有θ′相及大部分T1相溶解;而焊核区T1相和θ′相均完全溶解,并在焊核区产生较多位错。热影响区和基材为沿轧制方向的板条状晶粒;热机影响区晶粒发生偏转和变形;焊核区晶粒均发生再结晶,但焊核区边缘近热机影响区再结晶晶粒尺寸较小,而中心焊核区再结晶晶粒长大。     

SiCp/2009Al复合材料搅拌摩擦焊T形接头组织与力学性能

在工具转速800 ~ 1200 r/min、焊接速度100 ~ 150 mm/min的工艺参数下，对6 mm厚的硬态(自然时效态)体积分数为15% SiCp/2009Al复合材料轧制板材进行T形搅拌摩擦焊(friction stir welding, FSW)，均获得了致密无缺陷的接头. 结果表明，FSW过程中，剧烈塑性变形使焊核区部分SiC颗粒发生一定程度的破碎，破碎程度随转速的增加而增加，随焊接速度的增加而减弱；焊核区中的微米级强化相发生破碎、溶解，并沿焊核区细晶界面析出. T形接头横板两侧各存在2个低硬度区，靠近焊核区的低硬度区的硬度比远离焊核区的低硬度区的硬度低；固定焊接速度为100 mm/min时，转速从800 r/min增加到1200 r/min时，接头的抗拉强度不变；固定转速为800 r/min时，将焊接速度从100 mm/min增加到150 mm/min时，接头的抗拉强度轻微降低. 接头拉伸过程中在横板与竖板交界处受应力最大，所有接头均在此区域断裂.     

2A97铝锂合金时效行为研究

通过DSC、XRD、TEM、硬度测试和拉伸测试等手段,研究了2A97铝锂合金时效组织和性能变化.结果表明:2A97合金淬火后在165℃时效18 h的显微组织以θ″/θ′和δ′相为主,出现了大量分布不均匀T1相.在165℃时效,随时间延长,T1数量密度增加,平均长度减小,δ′数量密度增加,θ′数量密度和长度增加.在165℃时效18 h得到较高的强度和塑性.淬火变形后于135℃时效的组织以细小θ″/θ′、T1和δ′为主,T1和θ″/θ′数量明显高于未变形时效组织.淬火变形后于135℃时效36 h的强度明显提高,σ0.2,σb和δ5分别为441 MPa,519 MPa和7.4%.     

紫铜搅拌摩擦焊接工艺与接头组织性能研究

以10 mm厚T2紫铜为研究对象开展搅拌摩擦焊工艺试验。结果表明,在一定参数范围内,可获得表面成形良好、无内部缺陷的优质接头。接头的宏观截貌由焊核区、热影响区和母材组成,未观察到热机影响区。其中焊核区发生明显的动态再结晶,获得细小等轴晶组织,热影响区晶粒有所长大。接头的显微硬度分布呈"W"形,焊核区和热影响区的硬度值均低于母材,热影响区的硬度值最低,焊核区硬度比较稳定。当转速为400 r/min、焊速为100 mm/min时,接头抗拉强度达到母材的97%。不同参数下接头的断裂位置均位于后退侧热影响区。     

焊后热处理对6061铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

采用搅拌摩擦焊对2 mm厚6061-T6铝合金板材进行连接,研究焊后时效、固溶处理、固溶时效工艺对接头的显微组织及力学性能的影响。结果表明:焊后接头焊核区发生了动态再结晶,形成了细小的等轴晶;热机影响区晶粒发生明显的塑性变形而呈拉长形状。焊态及焊后时效处理的接头硬度分布大致相同,焊缝中心两侧约12 mm范围内的硬度明显低于母材。经过固溶及固溶时效后,接头焊核区硬度显著升高,焊态接头软化现象基本消除。经焊后固溶时效后,β″-Mg_2Si强化相析出,接头的抗拉强度、伸长率显著增大,拉伸断口存在大量细小的韧窝,呈韧性断裂状态。     

焊后热处理对Ti180电子束焊接头组织与性能的影响

对7 mm厚Ti180双相钛合金电子束焊接接头采用不同焊后热处工艺(550～700℃，8 h)，研究热处理温度对接头的显微组织和力学性能的影响。结果表明：热处理后Ti180电子束焊接头焊缝区和热影响区的残余β相上生成纳米级针状α相和球状亚微米级颗粒Ti₅Sn₃。随着热处理温度的升高，次生针状α’相逐渐减少，纳米级针状α相逐渐粗化，球状亚微米级颗粒逐渐回溶，使得接头的焊缝区和热影响区的显微硬度逐渐减小。此外，接头的常温抗拉强度和伸长率逐渐下降，而高温抗拉强度和伸长率整体上呈现随热处理温度先下降后上升的变化趋势。在热处理参数为550℃、8 h时，Ti180焊接接头具有最优的力学性能。且焊后热处理可以显著减小Ti180焊焊接接头的残余应力，在热处理温度为650℃时，接头的残余应力消除效果最佳。     

2219-O铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能与组织

对2219-O铝合金进行搅拌摩擦焊试验,使用Wilson-硬度计和Instron-5982电子万能试验机对焊接接头的硬度和拉伸性能进行测试,并利用扫描电镜对焊接接头进行微观组织观察和能谱分析。试验结果表明:从从焊核区到热影响区,硬度值先减小后增大,热机影响区硬度值最低,拉伸断裂位置均位于该位置。2219-O搅拌摩擦焊接头四个区域均生成了不同形态的θ(Al_2Cu)相。母材区θ相弥散分布;焊核区θ相大小基本一致且均匀分布;热机影响区θ相发生异常的不规则脱落,留下凹坑,并且部分θ相断裂和凹陷于α(Al)基体中;热影响区θ相发生了长大,高度富集的现象。能谱检测(EDS)发现Cu含量按照从母材区、焊核区、热影响区到热机影响区的顺序呈下降趋势。     

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。     

Inconel 718合金厚板真空电子束焊接头的显微组织与高温力学性能(英文)

对Inconel 718高温合金12mm厚板的真空电子束焊(EBW)接头整体及分层的显微组织和高温力学性能进行了研究。结果表明:经熔透焊+修饰焊的接头,焊缝中心的上、下层为树枝晶,中层为柱状晶;热影响区由上层至下层晶粒长大程度逐渐减小。经固溶+双时效热处理后,EBW接头各区域晶界处均有δ相析出,在焊缝中心最多,在热影响区及母材较少,晶粒内部均析出了γ″相。在650℃时,接头整体的抗拉强度σb、屈服强度σs和伸长率δ分别为1100MPa、800MPa和18%,达到了母材的90%、80%和80%。分层切片的力学性能下层最高,σb、σs和δ分别达到了1170MPa、870MPa和18%;上层最低,分别为1080MPa、780MPa和7%。上层断口以脆性断裂为主,中、下层断口以韧性断裂为主。显微硬度分布为焊接中心最低,热影响区与母材较高。晶界δ相的析出数量越多,显微硬度值越低。     

新型高强2A97铝锂合金组织和性能研究

通过室温拉伸、布氏硬度试验和TEM、XRD等手段,研究了新型高强Al-Li-Cu-X合金2A97在淬火变形4%后135℃时效组织和性能的演变。结果表明：2A97合金经淬火变形后在135℃时效,随时效时间增加,抗拉强度和屈服强度先升高后降低,塑性逐渐下降,峰值时效135℃,48h的抗拉强度为577MPa,屈服强度为519MPa,伸长率为6.7%,布氏硬度值先快速升高后缓慢增加。淬火变形后时效的显微组织主要为T1（Al2CuLi）、θ′/θ″（Al2Cu）、δ′（Al3Li）和δ′/β′（Al3Zr）共生相,随时效时间增加,T1相数量和尺寸增加,δ′相数量增加,直径减小。     

2198和C24S异种铝锂合金搅拌摩擦焊接头的显微组织和力学性能

对2198和C24S异种铝锂合金进行搅拌摩擦焊对接试验,分析接头的显微组织和力学性能。结果表明:前进侧和返回侧热影响区的板条状组织均发生了粗化,前进侧热力影响区的晶粒被拉长,返回侧热力影响区的变形晶粒周围存在细小的再结晶晶粒,焊核区为细小的2198和C24S铝锂合金再结晶晶粒,且2198铝锂合金的再结晶晶粒更大。焊接速度在60~120 mm/min变化时,2198铝锂合金位于前进侧的接头抗拉强度更高;接头拉伸试样的断裂均发生在2198铝锂合金的热力影响区,最大抗拉强度为382 MPa,达到了2198铝锂合金母材抗拉强度的82.7%;接头的焊核区、热力影响区和热影响区均发生软化,焊核区中2198铝锂合金的硬度比C24S铝锂合金的更低。     

2195铝锂合金摩擦搅拌焊接头组织与腐蚀行为

研究了5 mm厚度2195-T8铝锂合金板材摩擦搅拌焊(FSW)接头不同位置的显微组织、腐蚀电化学行为以及在晶间腐蚀介质中的腐蚀特征. 结果表明,母材为纤维状晶粒组织,而焊核区为晶粒尺寸小于10 μm的完全再结晶组织. 2195-T8铝锂合金母材时效强化相为T1相(Al₂CuLi)和θ'相(Al₂Cu),热力影响区大部分T1相和全部θ'相已重新溶解至基体中,而焊核区所有T1相和θ'相均重新溶解. 从母材至焊核区,电位逐渐增加,相应地FSW接头上表面发生宏观平面电偶腐蚀,焊核区承担阴极电流,而母材部分则承担阳极电流. 在晶间腐蚀介质中,焊核区表面发生程度较轻的均匀腐蚀,母材部分发生深入基体内部的腐蚀.     

异种铝合金零倾角搅拌摩擦焊接头组织性能研究

采用零倾角搅拌摩擦焊工艺对6061T6和2024T4铝合金进行焊接,研究了不同焊接速度焊接接头的组织和力学性能。结果表明：零倾角搅拌摩擦焊接接头截面中部为焊核区,两侧为热机械影响区、热影响区和母材,焊核区可见明显的“S”线。接头的母材组织为长条状α铝晶粒,焊核区为细小的等轴晶,热机械影响区呈弯曲变形的晶粒,热影响区组织与母材组织类似。接头截面硬度分布呈“W”形,最低硬度位于热机械影响区和热影响区结合处。随着焊接速度的增大,焊核区硬度值呈增大趋势,同时接头软化区范围逐渐缩小。接头的抗拉强度随着焊接速度的增大呈先增后减的趋势,而伸长率却呈现逐渐降低的趋势。焊接速度为900 mm/min时的强度最高,为263.62 MPa,接头断口为典型的韧窝状断口。