5083铝合金搅拌摩擦焊焊核区非均匀性组织分析

利用小型搅拌摩擦焊机焊接5083铝合金板材,借助电子背散射衍射技术和取向成像分析软件对焊缝焊核区的焊核前进侧、焊核中心区和焊核后退侧的晶粒形貌和取向差角度进行了对比性研究.结果表明：经过搅拌摩擦焊接后,焊核区发生动态再结晶,晶粒由原始带状转变为等轴状,其大角度晶界含量相比于母材有明显增加,但不同部位的晶粒尺寸和大角度晶界比例均不同,焊核前进侧、焊核中心区和焊核后退侧的平均晶粒尺寸分别为17.0、15.8和13.5 μm,大角度晶界比例分别为76.4%、68.8%和73.2%.     

6082铝合金超厚板搅拌摩擦焊接头组织与性能

采用搅拌摩擦焊对84 mm厚的6082-T4铝合金进行双面对接焊接,焊后进行人工时效(180℃×5 h)处理。研究了沿板厚方向焊接接头的微观组织与力学性能变化。结果表明:焊核区组织为细小的等轴晶粒,从表面至焊缝的中心,晶粒尺寸分别为16、13、5μm,高角度晶界所占比例分别为77.2%、76.3%、72.5%;焊核区的强化相主要为"GP区"及β″相;热机械影响区晶粒沿搅拌头旋转方向被拉长,组织中存在较高密度位错;焊缝中心层区域硬度分布呈"V"型,硬度最低值出现在双面焊重叠区,其他位置硬度曲线呈"W"型分布;正、反面两道焊缝发生断裂的位置均为TMAZ与HAZ交汇的区域,接头平均抗拉强度沿厚度方向从表面至中心分别为211、201、180 MPa,呈逐渐降低趋势;中心层抗拉强度最低,但其断裂伸长率最高,约为母材的69%;断口为大小不同的韧窝,接头表现为韧性断裂。     

LF2铝合金搅拌摩擦连接研究

对厚度为3mm的LF2铝合金板成功地进行了搅拌摩擦连接．金相组织观察显示焊核区晶粒由原始母材的扁平状转变为更加细小的等轴晶粒，力学性能测试表明热影响区的强度为最薄弱区域．当焊接速度、工具旋转速度、轴向压力分别为60mm／min、1200r／min、400N时，焊缝区的抗拉强度为245 MPa，是母材抗拉强度的92％，延伸率可达到母材的80％以上．     

材料性能对搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

对2.88mm厚2024-O和2024-T6铝合金进行搅拌摩擦焊实验,并对2024-O接头进行焊后T6处理,研究材料性能对铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能的影响。结果表明:所有焊态接头试样分为4个区,即焊核区、热机影响区、热影响区和母材,焊后T6处理接头焊缝部分发生异常晶粒长大,而且焊后T6处理高焊速接头出现了"S"线缺陷。2024-O接头焊缝硬度高于母材,而2024-T6接头焊缝硬度低于母材,2024-O接头T6处理后焊缝和母材硬度趋于一致。拉伸试验中,2024-O接头焊后T6处理无缺陷接头的抗拉强度相对2024-T6焊态接头高,说明2024-O接头焊后热处理能很好地提高接头强度。     

不同应力水平下铝铜合金搅拌摩擦焊接头的蠕变时效行为（英文）

蠕变时效成形(CAF)在航空航天领域有着广泛的应用。但是,蠕变时效过程中复杂的应力状态对搅拌摩擦焊(FSW)制造的超大型尺寸构件成形是一个巨大的挑战。为了更好地制定并优化这类构件的蠕变时效成形工艺,需要系统地研究应力对焊缝组织性能演变的作用规律。本文系统地研究了不同应力水平下厚板铝铜合金搅拌摩擦焊接头的蠕变行为和微观组织演变规律。结果表明,随着外加应力的增大,焊缝的蠕变行为变化较母材更敏感。当应力增加到接近初始焊缝的平均屈服强度时(140 MPa),焊缝的蠕变量与强度都得到了显著提高。同时,在厚度方向上焊缝的蠕变行为存在差异,这与焊核区内部的不均匀梯度组织有着密不可分的联系。研究结果显示,焊核区沿厚度方向从上到下晶粒尺寸逐渐减小,而局部应变和位错密度逐渐增加,这使得焊缝底层在蠕变时效过程中表现出较高的蠕变量和稳态蠕变速率。随着外加应力的提高,焊缝蠕变时效后各区域内析出相的尺寸逐渐减小。此外,在相同的应力水平下,蠕变时效后焊核区内部的析出相形貌和尺寸分布自上而下发生了变化。其中,焊核区的上层与中层分布着大量的细小θ"相,而较大尺寸的θ’相分布在焊核区底层。因此,可以通过寻求合适的预处理工...     

2219铝合金搅拌摩擦焊接头裂纹尖端张开位移(CTOD)试验研究

采用裂纹尖端张开位移(crack tip opening displacement,CTOD)试验研究了2219铝合金搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)接头各区域的断裂性能,分析了搅拌摩擦焊接头组织结构对接头断裂性能的影响.研究结果表明,2219铝合金搅拌摩擦焊接头的断裂呈韧性,但接头各区域韧性分布呈现明显的不均匀性,焊核区断裂韧性最好,热机影响区和热影响区次之,但均高于母材的断裂韧性.     

2219-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能

为了探讨2219-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳断裂位置与区域局部力学性能及材料微观结构之间的关系,对铝合金2219-T6搅拌摩擦焊接头开展了疲劳试验研究.试样接头疲劳断裂处大多位于焊核区与热机区交界处及临近区域,在裂纹萌生处的亚表面发现有大的夹杂.焊核区有明显微空洞,小角度晶界最多.利用ABAQUS软件数值模拟接头疲劳,分析了接头局部区域力学性能.接头的热机区和焊核区的主应变值较大,这些区域较其他区域更易萌生疲劳裂纹.     

6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能及断口特征研究

对84mm轨道客车用6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能以及断口特征进行试验研究。结果表明,搅拌摩擦焊接头疲劳循环次数随施加载荷减小而增加,当N=107时,疲劳极限值为110MPa,且疲劳断裂主要发生在前进侧热机械影响区。在预制缺口、相同载荷应力条件下,焊核区疲劳循环次数达7.4万次,断口表现为沿晶断裂,裂纹由疲劳源向四周扩展,晶粒细化提高了焊核区疲劳寿命;而前进侧热机械影响区疲劳循环次数最少为2.5万次,裂纹沿晶界向焊核区方向扩展,扩展方式为沿晶和穿晶混合断裂,晶粒发生弯曲变形以及第二相粒子剥离是接头ATMAZ疲劳性能下降的主要原因。     

6005A-T6/6082-T6铝合金FSW与MIG接头组织与性能研究

采用光学显微镜、拉伸试验机、显微硬度计和疲劳试验机对FSW及MIG焊接接头的微观组织及力学性能进行了研究。结果表明:FSW焊核区为细小的等轴晶,热机械影响区呈现为被拉长的畸变晶粒,热影响区的组织明显粗化;MIG接头焊缝区晶粒为明显的铸态组织,热影响区晶粒长大情况也比FSW严重。与MIG相比,搅拌摩擦焊焊接(FSW)接头的抗拉强度相对较高,最小硬度值出现在后进侧的热影响区;高周疲劳(Nf107)时,FSW的接头疲劳强度高于MIG接头疲劳强度,高出约14%。     

7075铝合金的搅拌摩擦焊组织性能研究

采用搅拌摩擦焊方法对10mm厚的7075铝合金板进行了焊接试验，焊接形式为单道对接焊，通过拉伸强度测试和显微组织观察，发现焊缝中粗大的化合物相被破碎，焊核区内是细小均匀的等轴晶，平均晶粒大小在4μm左右，热力影响区与热影响区的过渡区的金属塑性流线变化不很急剧，晶粒沿流线方向拉长，且有细小沉淀相在晶界上析出。焊缝显微硬度的最低值出现在前进侧，说明前进侧是焊缝的薄弱环节。实验结果表明：在旋转速度为1200r／min，且焊接速度为60mm／min时，可以获得较好的焊缝组织，力学强度达到了320MPa。     

焊接对Zr—Nb包壳管显微硬度和组织的影响

通过对M5锆合金包壳管进行金相分析、TEM分析和显微硬度测试,研究了真空电子束焊接对M5合金显微组织和力学性能的影响．实验结果表明：Zr-Nb合金焊接组织为粗大的马氏体a和d所构成,晶粒度远高于母材,近缝区母材晶粒并未长大．在透射电子显微镜下可清晰看到板条状马氏体．焊缝区域的显微硬度明显高于母材．     

铝镁合金焊接接头组织与力学性能的不均一性研究

采用Al-Mg合金焊丝多层多道MIG焊焊接10 mm厚铝镁锰合金热轧板材,运用金相组织分析、扫描电镜分析(含能谱和电子背散射衍射)等分析手段对焊接接头的组织不均匀性和力学性能进行了研究。结果表明,由于焊接循环热、冷却速率以及Al_3Zr等热稳定相粒子的不同作用,焊接接头不同区域内组织与力学性能均呈现出一定的不均匀性。焊缝区为典型的铸态组织,热影响区为保留部分形变特征的再结晶组织,熔池边界由于Al_3Zr粒子非匀质形核核心的作用,形成强化效果不明显的细晶薄层,其显微硬度值分别小于焊缝区和热影响区,而两焊道交界面的晶粒沿散热方向外延生长,粗化明显,显微硬度值最低。     

Microstructure and Mechanical Properties of Resistance Spot Welds for Fe-based Metallic Glass

The lap joints of Fe-based metallic glass ribbons were carried by resistance spot welding, and the microstructures of spot welds were investigated by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. The results indicated that the perfect formations of joints without typical defects such as spatter were achieved with optimized parameters. Except for little nano-particle Fe_2B, no other crystalline particle was detected by TEM, revealing that the most microstructure in spot weld remains amorphous. The maximum tensile-shearing force was 45.0 N with the optimized parameters of 1 kA weld current, 30 N electrode force and 0.02 ms weld time. The spot weld failed as pullout failure mode propagating along the interface of nugget zone. The study demonstrates that resistance spot welding is an effective and practical welding process for Fe-based metallic glass.     

机械振动辅助铝合金CMT接头成形与组织

基于高频微振平台,进行6082铝合金机械振动辅助冷金属过渡焊接(CMT)试验,探究高频微振CMT工艺对焊接接头组织性能的影响.结果表明：施加振动后,焊缝余高略有增加,熔宽减小,熔深增大.当振动频率为1 119 Hz时,余高和熔深分别增加4.5%和23%.振动使热影响区宽度变窄,熔合线附近晶粒尺寸从原先的20μm减小到15μm.施加振动后,气泡逸出速度加快,柱状晶的生长趋势被抑制,晶粒细化,焊接接头软化区的硬度提高,接头硬度分布更加均匀.当振动频率为1 119 Hz时,焊缝软化区维氏硬度值达到最高为77.施加振动可以有效降低接头焊缝和热影响区残余应力.当振动频率为1 119 Hz时,焊接接头和热影响区最大残余应力平均值分别减小9.6%和6.3%,焊接接头力学性能得到提升.     

异种高温钛合金电子束焊接接头组织与性能

针对高温钛合金焊接结构在大推力、高推重比飞行器中的高可靠性服役需求, 研究了激光焊接钛合金高温力学性能及变形机制。结果表明, 受焊接热循环影响, 焊接接头各区域的组织类型及形态、稀土相分布、晶粒尺寸、再结晶组织体积分数等存在显著差异。室温和600 ℃条件下维氏硬度由大到小依次为焊缝区、热影响区、母材区, 焊缝区高硬度主要源于其内部形成的细小针状α'相。高温导致接头各区域的硬度值下降约20%。室温和600 ℃条件下接头拉伸试样均断裂于母材区, 断口呈现出韧窝生长的穿晶断裂模式。接头试样的屈服强度和抗拉强度与母材相当, 而延伸率有所降低, 其源于焊缝区和热影响区的变形量较少。高温下母材和接头试样的强度均降低, 高温塑性变形以回复和再结晶致应变软化为主。

     

TC4钛合金薄板储能焊接头组织与性能

采用微型储能焊机对厚度为0．2mm的TC4钛合金薄板进行了快速连接,并研究了接头组织形貌及焊接参数对接头力学性能的影响。结果表明：储能焊能够实现TC4钛合金薄板的快速凝固焊接,焊接接头由熔核和熔核向母材过渡的熔合区（线）组成。极短的焊接时间和高的冷却速率,使得熔核凝固过程具有快速凝固特征,熔核中凝固组织得到显著细化。当焊接工艺参数为电压250V、电容6600妒、电极力20N时,接头剪切强度可达601MPa。     

6005铝合金搭接接头组织及疲劳性能研究

采用熔化极惰性气体保护(MIG)焊对6005铝合金进行搭接焊接试验.对焊接接头进行微观组织观察和显微硬度测试,结果显示,熔合区出现联生结晶特点,焊缝中心以等轴晶为主,热影响区(HAZ)晶粒发生严重粗化,焊缝区的维氏硬度(HV)为64.5,母材区为89.6,接头出现明显软化区.在疲劳性能测试中焊接接头疲劳强度只有母材的2...