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.     

根部螺纹搅拌针对搭接接头钩状缺陷和性能的影响

选用3 mm厚的7075–T6铝合金为研究对象,研究了根部带有螺纹的搅拌针对搅拌摩擦焊搭接接头钩状缺陷及拉剪载荷的影响. 结果表明,搅拌针上的螺纹可明显改变焊接过程中的材料流动;塑性材料在搭接面上部集中,挤压搭接界面,焊后搭接接头的钩状缺陷向下弯曲;搭接面处焊核区的宽度较搅拌针的直径明显增大. 因搅拌针端部无螺纹,焊接速度较大时接头底部会由于材料无法及时填充而产生孔洞缺陷. 随着搅拌头焊接速度的升高,搭接接头的拉剪载荷先上升后下降,最高载荷在焊接速度为40 mm/min时取得,为23.333 kN.     

搅拌针转速对厚板镁合金SSFSW焊缝组织及性能的影响

对9 mm厚板AZ31B镁合金进行静止轴肩搅拌摩擦焊(stationary shoulder friction stir welding,SSFSW)工艺试验,探讨搅拌针转速(500～1 000 r/min)对焊缝组织及力学性能的影响规律.结果表明,在给定焊接速度80 mm/min下,搅拌针转速在600～800 r/min范围可获得表面光滑、无内部缺陷的对接焊缝,当转速为1 000 r/min时焊缝表面出现不连续凹坑但内部仍无缺陷.随着转速增加,晶粒尺寸由(11.11±1.68)μm增加到(18.95±1.83)μm;在700 r/min时焊核区晶粒尺寸沿板厚差异最小.焊缝中间硬度分布具有不均匀性且随转速增加而减小,最大差异为10.97 HV,最低硬度47 HV位于前进侧的热力影响区与焊核区界面处.在700 r/min下接头力学性能最佳,强度系数为90.2%、对应断后伸长率为母材69.3%.随着转速增加,断裂模式由韧-脆混合断裂转变为剪切-韧性混合断裂.     

钛/铝异种金属搅拌摩擦焊搭接接头的组织结构

采用搅拌摩擦焊对TC1钛合金和LF6铝合金异种金属进行了搭接连接,研究了接头的微观组织结构.结果表明,当搅拌头旋转频率为1 500 r/min、焊接速度为60mm/min时,能获得焊缝成形良好、无孔洞和裂纹等缺陷的搭接接头,搭接处铝合金和钛合金充分混合,形成焊核区.焊核两侧进入铝合金中的钛合金在搅拌针的挤压下发生了弯曲...     

Orbital friction stir lap welding in tubular parts of aluminium alloy AA5083

In this study, orbital friction stir lap welding of 360?mm diameter AA5083-H321 tube to 350?mm diameter AA5083-O flange was investigated. The influence of rotational and travel speed of tool with triangular frustum pin on the metallurgical structure and mechanical properties of orbital friction stir lap welded samples were studied. The results indicated that defect free orbital lap joints are successfully obtained using tool rotational speed of 650 and 800?rev?min^?1 with a constant travel speed of 40?mm?min^?1. The strengthening mechanism in the stir zone is solid solution strengthening and dislocation looping. The maximum joint strength was achieved at a welding speed of 650?rev?min^?1 and 40?mm?min^?1. Failure of tensile shear test samples occurred far from the friction stir welding zone.     

Cu/Ti异种金属搅拌摩擦焊搭接接头组织与性能

文中采用搅拌摩擦焊法搭接T2工业紫铜和TA2纯钛,研究了搭接接头的宏观形貌和微观组织结构,并测试了接头力学性能.结果表明,当选用搅拌头旋转频率为800 r/min,焊接速度为40 mm/min的工艺参数配比时,可以获得焊缝表面成形良好,连接界面无缺陷的搭接接头.在焊核区,钛和铜以相间的条带结构形式相互混合、紧密连接在一起,形成了涡流状的钛铜双相金属混合区域,而且某些区域呈现出"机械互锁"的组织形貌.钛铜搭接接头抗剪切力可达到铜母材失效载荷的95%,断裂位置位于搭接接头铜板前进侧,为典型的韧性断裂.     

附加超声对6061-T6铝合金/Q235钢搅拌摩擦焊搭接工艺优化

采用超声振动强化搅拌摩擦焊接工艺实现了6061-T6铝合金和Q235钢异种金属的有效连接,考察了超声能量对焊缝成形、接头组织、力学性能以及焊接载荷的影响.结果表明,施加超声能量可以显著改善焊缝表面成形,增加铝/钢界面区和焊核区的宽度.超声振动细化了焊核区和热力影响区的晶粒组织,改变了搭接接头的断裂机制和断裂位置,提高了...     

Ti/Al异种合金搅拌摩擦焊搭接接头的界面特性(英文)

采用搅拌摩擦焊实现TC1钛合金和LF6铝合金异种材料的搭接连接,并对界面特性进行研究。采用所选取的工艺参数均能获得良好的表面成形,但每一种工艺参数下的界面形貌不同。随着焊接速度的增加或搅拌头转速的降低,被搅拌针搅入焊核区的钛合金粒子的数量减少,而且搭接接头的抗拉载荷也随着焊接速度的提高而降低。当焊接速度为60mm/min、搅拌头旋转速度为1500r/min时,接头的抗拉载荷达到最大值,此时的界面区可以分成三层。搭接接头的显微硬度分布不均匀,焊核中心区的显微硬度值最大,高达HV502。     

新型9Cr-1Mo钢搅拌摩擦焊接头组织及性能

采用钨铼合金搅拌工具对新型9Cr-1Mo钢进行搅拌摩擦焊工艺试验,探讨焊缝成形、组织及性能变化规律. 结果表明,在300和400 r/min的转速,50 mm/min的焊接速度下可获得无缺陷接头;焊缝主要由搅拌区和热力影响区组成,具有明显的马氏体淬硬组织特征;高温热影响区为淬硬马氏体和回火马氏体混合组织,低温热影响区为过回火马氏体组织. 焊缝区具有晶粒细化特征,其晶粒尺寸约为母材69.2%. 焊缝区产生明显硬化,最高硬度约为母材硬度值的2.0倍. 焊接接头抗拉强度达到母材98%以上,搅拌区和热影响区冲击吸收能量分别达到母材的77.8%和87.4%,表明搅拌摩擦焊接头仍具有较好强韧匹配.     

铝合金薄板搅拌摩擦焊搭接界面缺陷与接头性能

针对2A12–T4铝合金薄板进行了搅拌摩擦焊搭接试验,研究了焊接参数对缺陷形态与接头性能的影响规律. 结果表明,勾状缺陷具有更大的高度和弯曲角度,最大缺陷高度为上板厚度的12.7%. 随焊接速度增大,缺陷高度减小.随转速提高,勾状缺陷高度先增加后减小,冷搭接缺陷高度呈“V”形变化. 在950 r/min,200 mm/min下接头强度最高,接头系数可达84%. 维氏显微硬度分布呈“W”形,上板出现接头软化,焊核区下部硬度高于上部硬度. 冷搭接缺陷是影响接头性能的主要因素,由于有效搭接宽度较小,接头断裂方式为沿搭接面的剪切断裂.     

铝锂合金机器人搅拌摩擦焊接头组织和性能

为降低焊接压力以适应机器人搅拌摩擦焊接的需求,采用小尺寸轴肩,在较低焊接载荷下进行搅拌摩擦焊接试验.?以单位面积焊缝热输入相同为控制原则,研究了搅拌头轴肩尺寸对2?mm厚2060-T8铝锂合金搅拌摩擦焊接过程压力、焊缝成形、接头微观组织及力学性能的影响.?结果表明,随着搅拌头轴肩尺寸的减小,所需焊接压力呈非线性下降,且...     

静轴肩辅助铝镁搅拌摩擦搭接接头的组织与性能

文中将静止轴肩技术应用到铝镁异种合金的搅拌摩擦搭接过程中,并分析了焊接速度对接头成形和力学性能的影响.结果表明,静止轴肩能够增强上下板之间的材料交换,焊后搅拌区呈较大的洋葱环形貌,其内部分布大量的金属间化合物;搭接面处发生良好的冶金结合.由于生成金属间化合物,洋葱环区域的显微硬度值明显高于接头其它区域.X射线衍射结果表明,金属间化合物的主要成分是Al₃Mg₂和Al₁₂Mg₁₇.接头的抗拉强度随着焊接速度的增加呈先上升后下降的趋势,最大值在焊接速度为40 mm/min时取得.     

超声辅助铝/钛搅拌摩擦搭接接头的成形和组织

借助超声波辅助的方法对铝/钛异种合金进行搅拌摩擦搭接,研究超声波作用对接头的成形和组织的影响. 结果表明,当超声波施加在铝板时,接头的钩状缺陷较高,且会出现孔洞缺陷;当超声施加在钛板时,接头无缺陷. 超声振动能够增大铝/钛界面扩散层的厚度,对接头性能的提高起到一定的促进作用. 当搅拌头转速为300 r/min时,界面扩散层厚度较薄;当搅拌头转速升高至500 r/min时,界面生成一层厚度约为1 μm的金属间化合物. 超声辅助焊接可明显提高接头的断裂载荷.     

Effect of welding speed on microstructure and mechanical properties of Al−Mg−Mn−Zr−Tialloy sheet during friction stir welding

Effects of welding speed on the microstructure evolution in the stir zone (SZ) and mechanical properties of the friction stir welding (FSW) joints were studied by OM, XRD, SEM, TEM, EBSD and tensile testing. Compared with the base metal (BM), an obviously fine dynamic recrystallization (DRX) microstructure occurs in the SZ and the DRX grain size decreases from 5.6 to 4.4 μm with the increasing of welding speed. Fine DRX microstructure is mainly achieved by continuous dynamic recrystallization (CDRX) mechanism, strain induced boundary migration (SIBM) mechanism and particle stimulated nucleation (PSN) mechanism. Meanwhile, the geometric coalescence and the Burke−Turnbull mechanism are the main DRX grain growth mechanisms. Among all the welding speeds, the joint welded at rotation speed of 1500 r/min and welding speed of 75 mm/min has the greatest tensile properties, i.e. ultimate tensile strength (UTS) of (509±2) MPa, yield strength (YS) of (282±4) MPa, elongation (El) of (23±1)%, and the joint efficiency of 73%.     

基于涡状搅拌针的2024-T4铝合金搅拌摩擦扩散焊接头成形与断裂载荷

以2024-T4铝合金为对象进行了搅拌摩擦扩散焊试验,首次提出并使用涡状搅拌针,且对比分析了涡状搅拌针数量对横截面形貌、材料流动行为与力学性能的影响. 结果表明,涡状搅拌针作用下的搭接界面未出现明显的弯曲现象,增加涡状针的数量有利于增加焊核区底部的宽度. 当采用4个涡状结构的搅拌针时,发生拉伸断裂模式的搭接接头有效连接宽度与断裂载荷均大于具有6个涡状结构的搅拌针,其值分别为11.74 mm及17 531.83 N.     

20mm厚2219铝合金可回抽搅拌摩擦焊接及接头组织和性能分析

为了解决封闭环缝的焊接匙孔问题,研究了采用可回抽搅拌摩擦焊接进行匙孔消除的焊接工艺. 在厚板可回抽焊接过程中,搅拌针末端的瞬时空腔问题受体积效应影响将更为显著且更难控制. 研究了不同回抽焊接长度下20 mm中厚板2219铝合金可回抽焊接接头的内部质量、组织形貌和力学性能. 结果表明,在焊接速度100 mm/min、搅拌头转速400 r/min的参数组合下,回抽焊接区长度为200 ~ 500 mm时,可获得无内部缺陷的可回抽搅拌摩擦焊焊缝;回抽焊接区接头横截面上存在2个焊核,靠近焊缝上表面的焊核大小随着回抽过程不断减小;一次焊接、重复焊接和可回抽焊接接头的拉伸性能依次降低,且可回抽焊接接头的力学性能随着回抽距离的增长而有所提升;在实际工程应用中回抽距离500 mm为较优的参数选择.     

H62黄铜搅拌摩擦焊接头微观结构及性能

对6 mm厚度的H62黄铜搅拌摩擦焊(FSW)焊缝的微观组织、力学性能进行了研究,测试并比较了焊缝和母材金属的动电位和电阻率在热-力作用下的变化.结果表明,焊缝金属经热和机械力的作用后,焊核区、热力影响区和热影响区的平均晶粒尺寸较母材的35.6μm均有细化,依次为3.8,22.2,30.6μm,反应在力学性能上焊核区硬度最高,拉伸断裂发生在硬度较低的前进侧,在微观断口中存在大量尺寸不均的网状韧窝;焊缝的腐蚀电位较母材有所提高,腐蚀电流密度降低,电阻率高于母材.     

Influence of the structure and phase composition of the bond interface on aluminium–copper lap welds strength

The structure and phase composition of the bond interface of aluminium–copper lap welds produced by friction stir welding and tool-assisted friction welding were analysed. Microstructural analysis proved that no through-interface material flow took place in tool-assisted friction welding and that aluminium–copper joining resulted from the formation of a thin and continuous intermetallic layer at the lap interface. For the welds produced by friction stir welding, evidences of through-interface material flow were found, promoting mechanical interlocking of both base materials, at the lap interface, and formation of discontinuous intermetallic layers. Mechanical testing showed that the tool-assisted friction welds, with excellent surface finishing, had low strength, contrary to the friction stir welds, which displayed excellent bond strength. The comparison of the mechanical and microstructural results, for both weld types, pointed to the ineffectiveness of the continuous intermetallic layer in providing high strength bonding.     

Microstructure evolution and microhardness of friction stir welded cast aluminum bronze

Microstructural characteristics and mechanical properties of a friction stir welded cast aluminum bronze (Cu–9Al–1Fe), produced by a sand casting method, have been investigated at tool rotation of 850–1500 rpm and traverse speed of 50–100 mm/min. Refinement of the primary coarse cast microstructure in the base metal was seen after friction stir welding. Microstructure of the stir zone was characterized in four distinct areas of non-isometric fine grains while a significant grain growth was noticed in some of the areas. Conditions of grain growth are defined with high heat input intensity and low heat transfer capability. The grain size was observed to decrease after FSW, resulting in a greater microhardness across the welded region from about 100 HV in the base metal to about 150 HV at the center of the stir zone. The increased hardness in the stir zone may have stemmed from the locally refined grain size according to Hall–Petch relation.     

600MPa级超细晶粒钢摩擦焊过程性能分析

利用摩擦焊对直径为13 mm的600 MPa级别的超细晶粒钢进行了焊接. 结果表明,严格控制摩擦焊工艺参数,超细晶粒钢具有良好的摩擦焊焊接性. 超细晶粒钢摩擦焊接头热影响区出现了轻微的晶粒长大,尺寸至9~11 μm. 接头性能分析表明,超细晶粒钢摩擦焊接头强度可达715 MPa,断面伸长率22%,断面收缩率68%,冲击韧性可达98 J,呈典型的韧性断裂. 急停试验表明,摩擦焊过程中变形区金属在摩擦扭矩和轴向压力大作用下,沿着轴向、切向、径向三个方向流动. 随摩擦时间的增加,不同区域的晶粒的尺寸都略有增加,其中以高温区增加最为明显.