LY12铝合金与铜摩擦焊接性能的试验研究

对LY12铝合金与铜摩擦焊接性能进行了试验研究,并通过采用纯铝作中间过渡层探讨了改善LY12与铜摩擦焊接性的可能性。结果表明:LY12与铜摩擦焊接性能较差,采用纯铝作中间过渡层后,可大大改善LY12与铜摩擦焊接性能,获得高质量的焊接接头。     

双界面约束下纯铝层韧脆转变行为的实验研究

利用爆炸焊及电子束焊接方法制备了含不同厚度中间纯铝层的LY12／Al／LY12四点弯曲试样，并在纯铝层中预制了平行于界面的疲劳裂纹，加载后裂纹尖端侧剖形貌的金相观察和对应断口表面的微区成分的能谱分析均确认了裂纹在纯铝层内的扩展，实验结果表明：在双界面强约束下，随着中间纯铝层厚度的减小，所测定的预裂纹试样的载荷／位移曲线表现出明显的差异；以其临界J积分表征的断裂韧性值显著降低，即纯铝层发生了韧脆转变；试样断口表面出现局部准解理花样等脆化特征，其所占比例逐渐增加；对这种约束下纯铝韧脆转变的微观机理进行了初步的探讨。     

焊速对铝铜复合板搅拌摩擦焊接接头的影响

采用搅拌摩擦焊接（friction stir welded, FSW）对铝铜层状复合板进行了焊接,研究了焊接速度对焊接接头组织与性能的影响。结果表明,铝铜复合板搅拌摩擦焊接接头在焊缝区域内铝铜金属呈层状分布,随焊接速度增大,焊核区铝与铜晶粒尺寸逐渐减小。在焊接速度为95 mm/min时,铜层接头平均显微硬度达到88 HV0.2,为铜母材的71.96%。在焊接速度为47.5 mm/min时,铝层接头平均硬度可达到35 HV0.2,高于铝母材显微硬度,并且焊接接头的抗拉强度为115.22 MPa。随着焊接速度的增大,抗拉强度和伸长率降低,拉伸试样断口微观形貌以解理断裂为主。     

焊接速度对铝铜复合板搅拌摩擦焊接接头的影响

采用搅拌摩擦焊接(friction stir welded,FSW)对铝铜层状复合板进行了焊接,研究了焊接速度对焊接接头组织与性能的影响。结果表明,铝铜复合板搅拌摩擦焊接接头在焊缝区域内铝铜金属呈层状分布,随焊接速度增大,焊核区铝与铜晶粒尺寸逐渐减小。在焊接速度为95 mm/min时,铜层接头平均显微硬度达到88 HV0.2,为铜母材的71.96%。在焊接速度为47.5 mm/min时,铝层接头平均硬度可达到35 HV0.2,高于铝母材显微硬度,并且焊接接头的抗拉强度为115.22 MPa。随着焊接速度的增大,抗拉强度和伸长率降低,拉伸试样断口微观形貌以解理断裂为主。     

镁-铝异种金属冷金属过渡连接焊接性分析

通过CMT(Cold Metal Transfer)冷金属过渡焊接的工艺对镁(AZ31B)-铝(6061)异种金属焊接性进行了研究,试验中选用AZ61,4043焊丝、采用热镀锌钢板HDG60作为过渡金属,分别用于镁-钢、铝-钢侧焊接,选取合适的焊接工艺参数,使其间接实现了镁-铝异种金属连接的目的。研究得出:使用这种方法可以形成镁-钢熔钎焊焊接接头,铝-钢熔钎焊焊接接头组成的复合接头;同时冷金属过渡焊接可以通过保持较低焊接热输入从而降低界面反应层的厚度;而且镀锌钢板中间过渡层的使用也避免了镁-铝直接焊接时形成的脆性金属间化合物,如Al_3Mg_2,Mg_(17)Al_(12)等。采用该方法连接的镁-铝异种金属焊接接头的抗拉强度超过180 MPa,并且有较好的断后伸长率,相比铝镁异种金属CMT直接焊接,性能得到很大的改善,因此使用镀锌钢板中间过渡层的使用实现铝镁异种金属之间的连接是一种行之有效的方法。     

约束条件下界面纯铝层裂尖应力场的数值分析

对强度错配约束条件下LY12／Al／LY12四点弯曲试样界面纯铝层内裂纹前端进行了弹塑性大变形平面应变应力场数值分析。结果表明：在小范围屈服条件下随着中间纯铝层厚度的降低，其峰值载荷呈线性增加；强界面的约束使得其塑性变形由类似单金属纺锤形转变为平行于界面的纵向发展，该趋势随其厚度降低而越来越明显；裂尖三轴应力约束及最大拉应力水平随载荷增加或纯铝层厚度降低而升高，且均随归一化J积分增加沿一特定的路径变化．当界面对纯铝层塑性变形约束明显增加时，高的三轴约束将诱发微裂纹和孔洞的萌生，同时伴随着中间纯铝层的脆化甚至局部解理。     

基于ABAQUS的多层铜铝超声金属焊接过程

针对叠片工艺软包电池极耳采用多层同种金属与单层异种金属超声焊接的过程，使用Abaqus/Explicit软件结合实际焊头振动数据，并考虑多层界面的摩擦系数变化规律，建立了二维多层铜铝超声波焊接有限元分析模型，分析超声波多层铜铝金属焊接行为。并与红外摄像仪测量的焊接温度和焊接界面截面金相对比。结果表明多层铜铝进行超声波焊接时，摩擦热与塑性变形热为超声波焊接过程中主要的热量来源，焊接塑性形变在达到一定状态会剧烈增加，多层铜铝异种金属焊接时，塑性形变主要发生与铜片接触的铝片，模拟结果与试验结果吻合较好，对叠片工艺软包电池的极耳焊接试验具有一定的指导意义。     

Q235钢/6063铝合金压力钎焊技术

以铜作中间过渡层,在不同的焊接压力下,采用压力钎焊的方法对6063锻铝/Q235钢进行连接,焊接后借助SEM(EDS)以及EPMA对接头显微组织进行观察和分析,通过对接头进行拉剪试验测得接头最高拉剪强度可达31 MPa。结果表明,焊缝强度随着焊接压力的升高而增大,焊接压力最佳值为30 MPa,接头二次合成加热温度为580℃;Cu作为中间层过渡材料在连接过程中与两侧母材有良好的互溶性,较好地匹配了两种性能差异较大的母材,可以作为铝/钢压力钎焊的理想中间层。     

LF6防锈铝与HR-2抗氢不锈钢摩擦焊接

通过试验研究了铝合金系列含镁量最高的LF6防锈铝与HR-2抗氢不锈钢异种材料摩擦焊接头的组织与性能,探讨了其摩擦焊接性。经焊前对焊接界面的特殊处理,清除了LF6与HR-2待焊接表面上的氧化膜,并采用以纯铝为介质的三元摩擦焊接工艺方法,避免或减少焊接界面上金属间化合物的生成,所焊接制品的抗拉强度可以达到或超过LF6防锈铝母材所要求的供货状态σb≥270MPa的技术要求。     

铝—铜薄壁管过渡段摩擦焊接新产品通过技术鉴定

伴随着我国人民生活水平的提高,电冰箱等制冷设备的应用越来越广泛。为了节约用铜,绝大多数类型的电冰箱均采用铝制蒸发器,其外部则采用铜材管路,为此需要解决铝—铜薄壁管的焊接问题。冶金部建筑研究总院与北京顺义制冷设备配件厂采用摩擦焊的方法,解决了铝一铜薄壁管(φ8×1)的焊接技术,其铝—铜薄壁管过渡段摩擦焊接新产品也通过了技术鉴定。鉴定会的代表检查了用该方     

AZ31B/LY12的搅拌摩擦焊研究

针对异种材料AZ31B镁合金与LY12铝合金进行了搅拌摩擦焊技术研究,结果表明,当选定恰当的焊接工艺参数时,AZ31B/LY12搅拌摩擦焊接是可行的,能得到外观形貌基本良好的接头.同时镁铝合金的片层结构由于材料的彼此挤压而相互挤入,发生明显的变形,从而导致焊接接头的力学性能较母材有所降低.     

Research of the Tribological Properties of the Surface on 16Mn Steel by Plasma Nitriding and S-N-C Plasmas Composite Treatment

Sulfide layer with certain thickness was made on the nitrided surface of 16Mn steel by means of plasma S-C-N composite treatment. Under half lubricated condition, friction coefficient and wear loss of LY12 aluminum alloy were measured in sliding against samples of 16Mn treated by cubrizing and sulphiding respectively; In order to avoid the transfer of aluminum to the steel that lead to the inaccurate measurement of wear loss of carburized samples, Grl5 steel was adopted as counterpart face to measure the wear loss of them. SEM and EDAX were used for the morphological and chemical characterization of the wear surface and longitudinal cross-sections beneath sliding surface of LY12 aluminum alloy cirque and the wear tacks of the carburized samples and sulphided samples. Results show: The surface roughness,wear rate, average friction coefficient and magnitude of friction fluctuations of LY12 aluminum alloy cirque sliding against sulphided sample were all lower than sliding against carburized sample; Compared with carburized layer, sulfide layer of 16Mn steel can not only efficiently prevent the occurrence of adhesion when sliding against LY12 aluminum alloy, but also greatly lower the wear loss when sliding against Gr15 steel.     

LY12搅拌摩擦焊接过程中搅拌针摩擦行为的研究

搅拌摩擦焊是一种依靠搅拌头与被焊金属之间的摩擦来实现焊接的焊接方法,二者之间的摩擦系数直接影响到最终的焊接效果。本试验对LY12铝合金摩擦系数随温度等因素的变化情况进行了研究,试验结果表明:由于温度对铝合金的表面状态的影响非常大,所以铝合金的摩擦系数在高温下的变化也很大。通过试验数据建立了LY12铝合金与高速钢的摩擦系数与温度之间的关系曲线,发现二者之间的摩擦系数随温度的增加先增大,达到金属的熔点下限后开始减小。并且对LY12铝合金搅拌摩擦焊焊接过程中的摩擦行为进行了分析。     

16Mn钢离子渗氮和离子 S-C-N共渗表面摩擦学性能

16Mn钢在离子渗氮基础上采用S-C-N的离子共渗技术制备出一层硫化物层，在半润滑条件下，以LY12铝合金圆环为对摩下试样，分别与16Mn钢表面渗碳和渗硫试样进行对摩试验；采用了GCr15钢为对摩下试样来测定16Mn钢表面渗碳和渗硫试样的磨损规律：用扫描电子显微镜，EDAX和XRD对磨损试样的磨痕形貌及成分做了分析。结果表明：与渗硫试样对摩的LY12铝合金圆环的表面粗糙度、磨损率、平均摩擦系数以及摩擦系数波动的幅度都比与渗碳试样对摩的要低；与LY12铝合金对摩过程中，渗硫层能够有效地避免粘着磨损，并且GCr15钢对摩过程中，渗硫层能够有效地降低16Mn钢的磨损程度。     

焊接参数对LY12铝合金FSW焊缝S曲线形成的影响

在铝合金中镶嵌标识材料进行搅拌摩擦焊试验,分析了焊缝中S曲线的形成原因;并用圆锥光面搅拌针的搅拌头,研究了焊接工艺参数对LY12铝合金焊缝中S曲线形貌的影响.结果表明,焊缝中S曲线是原始界面与其周边金属一起位移、变形的结果;S曲线的形状取决于焊缝上部金属的旋转运动、搅拌针与原焊接面之间的相互作用以及焊缝底部金属朝远离焊缝中心线的方向和板材上方移动的综合作用.对于圆锥光面搅拌针,当焊接速度一定时,增大搅拌头的旋转速度;或当搅拌头旋转速度一定时,降低焊接速度,S曲线在焊缝厚度方向的贯穿区域减小并最终消失.     

盐沉积条件下CO2对LY12铝合金大气腐蚀的影响

目的研究在有/无CO_2存在的恒温恒湿条件下,表面有沉积盐的LY12铝合金的大气腐蚀行为与腐蚀机理,搞清CO_2对其大气腐蚀的影响。方法将LY12铝合金表面分别沉积不同浓度的NaCl和MgCl_2,分别进行通/不通CO_2的恒温恒湿实验,借助扫描电镜(SEM/EDS)、X射线衍射(XRD)和X光电子能谱(XPS)等表面技术以及腐蚀失重分析方法,研究盐沉积条件下CO_2对LY12铝合金大气腐蚀的影响。结果在试验条件下,MgCl_2造成的LY12铝合金腐蚀都以点蚀为主,失重高于NaCl造成的。以MgCl_2为介质时,主要腐蚀产物都为(Mg1–xAlx(OH)_2)x+(Cl~–,CO~(2–))x×mH_2O(简写为LDH);以NaCl为介质时,主要腐蚀产物都为Al_2O_3或Al(OH)_3。两种介质的腐蚀产物都出现了Cu元素的富集。结论无论是否存在CO_2,Mg元素都参与了腐蚀产物的形成。合金元素Cu的存在及其富集,是造成CO_2对纯铝和LY12铝合金腐蚀行为不同影响的主要因素。     

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。