铝/铜异种材料搅拌摩擦焊接工艺的优化

搅拌摩擦焊(FSW)是近几年发展较快的新型摩擦焊接技术.国内外研究较多的是铝合金及异种铝合金的搅拌摩擦焊接,但对铝/铜异种搅拌摩擦焊接的研究尚不多见.在此通过大量试验,分别在900-1500 rpm、20-50mm/min范围内调整搅拌旋转速度和焊接速度,优化焊缝的成形质量.结果表明,优化工艺参数可以实现铝/铜异种金属...     

铜/铝/铜轧制复合板的退火工艺研究

研究了低温长时间和高温短时两种退火工艺对铜／铝／铜轧制复合板的成型性能及界面结合强度的影响,讨论了退火强化现象没有出现的原因。结果表明,退火处理不能提高铜／铝／铜轧制复合板的结合强度,只能改善复合板的成型性能。铜／铝轧制复合板宜采用高温短时退火制度,退火温度选择580～625℃,时间控制在10min以内,此工艺得到的铜／铝轧制复合板综合性能最佳。     

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。     

不同层厚比的铜/铝层状复合板剪切特性研究

为研究铜/铝复合板的剪切特性,对三种不同层厚比的铜/铝复合板进行斜刃横剪加工实验,分析了不同层厚比下铜/铝复合板的断面形貌特征、加工硬化及剪切力的变化规律.结果表明:不同层厚比的复合板材剪切断面形貌特征略有不同,在铜层占比较大时,铜层也会出现断裂带.随着铜层占比的增大(即铜/铝层厚比增加),剪切断面平整性变好,塌角、毛...     

搅拌摩擦加工法制备铜/钢复合板工艺探索

探索了用搅拌摩擦加工法制备铜/钢复合板,并对复合板界面区域进行了微观形貌分析和硬度测试.结果表明,随搅拌针插入量的增大,复合板界面区域铜与钢的混合程度增大,搅拌针的磨损程度也增大,搅拌针最佳插入量为0.5mm;在铜/钢复合板的界面上,铜、钢两种成分相互扩散,可得到铜钢固溶体,其硬度最大可达288HV,约为钢母材的1.9倍.     

搅拌针偏移量对铝/铜异质金属搅拌摩擦焊接过程和接头组织性能的影响

采用搅拌摩擦焊接技术对2 mm厚6061铝合金和紫铜合金异质金属进行对接试验,研究搅拌针偏移量对铝/铜异质金属接头组织和性能的影响。研究发现,由于铝和铜两种材料的流动性存在差异,随着搅拌针由铝侧向铜侧偏移,搅拌头-工件界面的温度无明显变化,而焊接过程中的前进阻力显著增大,且接头机械互锁程度也更加充分。对铝/铜异质接头微观形貌进行扫描电子显微镜分析,发现铝/铜界面处的金属间化合物层呈清晰的双层结构,分别为靠近铝侧的Al₂Cu层和靠近铜侧的Al₄Cu₉层,此外金属间化合物还以颗粒状和条带状等形貌分布在铝/铜界面附近。搅拌针偏向铜侧0.5 mm时得到的铝/铜异质接头机械互锁程度和金属间化合物分布最为理想,接头抗拉强度达到200 MPa。     

铜铝层状复合板中性盐雾腐蚀行为研究

采取模拟大气环境的室内中性盐雾腐蚀实验,探讨了铜铝层状复合材料的腐蚀行为.通过扫描电镜(SEM)观察腐蚀后铜铝界面形貌,结合X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)分析腐蚀产物成分,并通过电化学检测分析试样经过不同时间盐雾腐蚀后的表面腐蚀状态,探讨铜铝复合板在服役环境下的腐蚀机制.结果 表明:铜铝复合板在盐雾环境下铜铝...     

铜/铝/铜复合板异步轧制变形行为有限元分析

采用ANSYS/LS-DYNA软件建立了铜/铝/铜复合板异步轧制成形弹塑性有限元模型,将有限元模型仿真结果同实际轧制实验结果进行对比,证明有限元模型的准确性。通过对异步轧制变形区进行分析和研究发现,在相同条件下,与同步轧制相比,异步轧制可以有效地减小轧制正应力,并增大后滑区摩擦应力;异步轧制搓轧区可以促进复合板结合界面的金属流动,在其他轧制条件相同的情况下,压下率越大,搓轧区越小,异步速比越大,搓轧区越大;靠近快速辊一侧结合界面铜板的等效应变要大于靠近慢速辊一侧结合界面铜板的等效应变,中间铝板的等效应变大于两侧铜板。随着异步速比的增大,复合板结合界面上两种金属的等效应变的差距逐渐缩小,变形将会更加协调,有利于增强复合板的结合强度。整体研究对铜铝复合板制备工艺的优化提供了理论依据。     

铝/铜异种金属双面搅拌摩擦焊接成形及接头力学性能

对12 mm厚的1060纯铝与T2紫铜进行了双面搅拌摩擦焊接,研究了焊接速度对焊缝成形与接头力学性能的影响。结果表明：在搅拌头转速为600 r/min的条件下,当焊接速度为30～50 mm/min时,焊接速度对接头力学性能影响较小,接头均断裂于铝母材一侧;当焊接速度为30 mm/min时,获得了无缺陷的焊接接头;当焊接速度为40～50 mm/min时,接头出现扁平状小孔洞缺陷,此时,由于搅入焊缝的铜与铝混合形成复合材料结构,增强了焊缝性能,因此,其接头强度仍高于纯铝母材的;当焊接速度超过60 mm/min时,热输入降低引起材料流动不足,在接头内形成贯穿焊缝的孔洞缺陷,使接头承载面积减小,抗拉强度降低。搅拌区中部受到搅拌头两次热力搅拌作用,硬度最高。此外,由于第一道焊缝引起工件变形,在相同下压量的情况下,第二道焊缝相对于第一道焊缝压力略低、热输入较小,使得焊缝底部(即第二道焊缝)的硬度低于焊缝上部(即第一道焊缝)的,且第二道焊缝更易出现孔洞缺陷。综合考虑焊接效率和接头性能,50 mm/min为最优焊接速度,此时接头性能与铝母材的相当,抗拉强度为75.6 MPa,伸长率为26%。     

扩散焊制备铜铝复合板的组织性能研究

采用真空扩散焊工艺方法制备铜铝复合板,对加热温度、保温时间、压力等焊接工艺参数对接头组织性能的影响进行正交试验,利用扫描电镜对焊接过渡区的性能进行了分析.试验结果表明:加热温度为540℃、保温时间为60min、压力为4×105MPa时,形成了良好的焊接接头,达到冶金结合.     

Friction Stir Welding of Tailored Blanks: Investigation on Process Feasibility

Tailor welded blanks (TWBs) are conventionally produced by laser or traditional welding processes. In either case, the joints are created by solid-liquid-solid phase transformations that result in undesirable microstructures and tensile residual stresses detrimental to joint performance. This study investigates feasibility of an alternate joining process, friction stir welding (FSW). The joining of AA7075-T6 blanks of different thickness is investigated through FE analyses and controlled experiments. It is found that for a successful joint, the welding parameters have to be carefully designed so that the resulting metal flow and the temperature history during FSW are consistent for the two thicknesses.     

铝合金搅拌摩擦焊焊接缺陷分析

采用搅拌摩擦焊方法对6mm厚的2A12及3A21铝合金进行焊接。对其焊接速度、旋转速度及压入量等工艺参数选择不当所产生的接头缺陷进行了分析;焊接缺陷的产生与焊接热输入及焊缝塑性金属的软化相关。当热输入不足或者塑性金属的软化程度较差时都会导致焊接缺陷的形成。     

5A06/T2异种材料搅拌摩擦焊接头的耐蚀性

为了研究Al/Cu异种材料搅拌摩擦焊焊缝的耐腐蚀性能,对4mm的5A06和T2搅拌摩擦焊焊接接头进行了浸泡腐蚀试验。结果表明,焊缝区的耐腐蚀性能比铝合金母材要差,而焊缝铝铜结合过渡区耐腐蚀性能最差,并在该区域产生了腐蚀沟。电子能谱和X射线衍射物相分析结果发现,在过渡区Mg含量比其它区域高,而且有少量Al4Cu9产生,它的自腐蚀电位比铝高,这是导致该区域严重腐蚀的主要原因。     

基于搅拌摩擦焊的静电传感器封装温度场数值分析

采用搅拌摩擦焊技术对航空发动机静电传感器的钛合金外壳进行封装.首先建立了焊接过程中的热输入数学模型,将模型应用于焊接过程中整体温度场仿真,并通过试验对有限元模拟结果进行验证.结果表明,随着焊接过程的进行,工件表面温度高的区域逐渐扩大,搅拌头所处位置始终是温度最高的区域,并呈现出前窄后宽的半椭圆形状；工件内部的温度分布可由金相组织结构来分析,金相组织结构变化大的区域为热机影响区,工件瞬间温度升高,并随着热源影响的减小温度逐渐降低,为航空发动机静电传感器的封装提供了指导依据.     

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。     

搅拌摩擦焊的研究现状及前景展望

对搅拌摩擦焊的研究现状作了介绍,总结了其问世以来20年的研究成果,涉及焊接材料、材料的塑性流动机理、焊接工艺参数、数值模拟、焊接设备及搅拌摩擦焊的新技术几方面,并对未来的研究方向作了探讨。     

2A12铝合金搅拌摩擦焊接过程中接头组织与焊接工艺的关系

利用搅拌摩擦焊接方法对2A12铝合金板材进行了焊接试验，探讨了搅拌头的设计参数、焊接过程的工艺参数等对2A12铝合金板材焊接接头组织的影响。经过试验得知，在焊接时，搅拌头转速可为750r／min～1180r／min，走动速度为23．5mm／min～30mm／min，皆可获得接头性能尚可的焊接接头。同时发现焊接区的硬度约为母材硬度的70％。搅拌头长度略小于焊接板材厚度时仍可能使板材焊透。采用带有螺纹的搅拌头进行焊接对焊缝孔洞的形成有一定影响。     

The Dissymmetry of Friction Stir Welding Joints and Va-riable Polarity Plasma Arc Welding Joints Study

2219 aluminum alloys welding joints were prepared by Friction stir welding (FSW) and Variable polarity plasma arc welding (VPPAW).The microstructure of joints was characterized by means of OM,SEM,and EDX.Microhardness measurements was performed to differentiate the joint zones and to evaluate the symmetry level of the joints with the help of nano-indentation experiment.The dissymmetry of microstructure and mechanical properties was found both in FSW joint and VPPAW joint.The dissymmetry in FSW joint can not be suppressed due to the nature of the mixing head,but the symmetry and satisfactory welding joint can be obtained by changing the working pattern of VPPAW.