焊接参数对7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响

使用搅拌摩擦焊(FSW)设备,采用不同搅拌针转速和焊速对厚6 mm的7075高强铝合金平板进行对接试验,并对不同焊接工艺下的接头进行微观组织观察和力学性能测试。研究结果表明:7075铝合金FSW接头由焊核区(WNZ)、热机影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)及母材区(BMZ)组成;随着搅拌针转速的增大,接头中焊核区的晶粒越大;随着焊速的增大,接头中焊核区晶粒越细小;不同工艺参数下的FSW接头显微硬度分布曲线都呈W形。随着转速的提高和焊速的减小,接头显微硬度升高,但波动范围较小;随着转速和焊速的提高,接头抗拉强度先降低后提高;转速为400 r/min,焊速为120 mm/min时,接头抗拉强度最高,为417 MPa,是厚6 mm的7075铝合金FSW最佳的工艺参数。     

5052铝合金薄板搅拌摩擦焊接头组织和力学性能研究

采用搅拌摩擦焊方法对2.2 mm厚的5052-H32铝合金薄板进行焊接,并对焊接接头进行了显微组织观察、拉伸性能及显微硬度测试.结果表明:其焊接接头晶粒明显细化,力学性能显著提高.当搅拌头旋转速度为700 r/min、焊接速度为150 mm/min时,焊接接头的抗拉强度达到215MPa,超出母材(198 MPa)9％,屈服强度达到120MPa,超出母材(86 MPa)39％,接头硬度达到72 HV,超出母材(61 HV)约18％.     

5083铝合金搅拌摩擦焊接头的微观组织与力学性能

通过金相分析、拉伸及断口形貌观察等方法研究8 mm厚5083铝合金搅拌摩擦焊接头的显微组织和力学性能.金相观察结果表明:焊核区由细小的等轴晶组织构成;热机影响区受机械和热的双重作用组织发生了较大程度的变形;热影响区仅受热循环的作用,与母材组织相似,但组织稍微有粗化现象.力学试验表明:焊接速度为160 mm/min时,接...     

7075铝合金搅拌摩擦焊焊接缺陷研究

利用搅拌摩擦焊方法对7075铝合金板进行了焊接实验,观察和分析了缺陷的显微结构及形成原因。结果表明:焊接工艺参数对接头缺陷的形成具有重要的影响。当工艺参数不恰当时,会在焊接接头的焊核区与返回侧的热机影响区之间产生一条明显的黑线,并且其对组织和性能产生较大的影响。经扫描电镜及能谱分析表明,该黑线其实就是在焊缝中未形成连接或不完全连接而出现的"裂纹状"缺陷,是一种残余界面线。     

7075铝合金搅拌摩擦焊研究

使用搅拌摩擦焊对8mm厚的7075-T7351铝合金进行了单道平板对接。结果表明,在工艺参数为搅拌头旋转速度为1180r/min、焊接速度为37.5mm/min时,可获得较好的接头,抗拉强度达到390MPa,是母材强度的78%;7075-T7351铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织为典型的搅拌摩擦焊接头组织,焊核区为细小的等轴晶,晶粒大小为6~7μm,母材组织中的强化相在此区域消失;接头显微硬度值分布趋势沿焊缝中心两侧基本对称,热机影响区-热影响区过渡区及焊核区硬度低于母材,是焊件的薄弱环节。     

7075铝合金搅拌摩擦焊接头断裂机理

使用MTS拉伸试验机和扫描电镜加载台分别对7075铝合金FSW接头进行拉伸卸载和原位拉伸试验,并借助Olympus金相显微镜对卸载后接头损伤行为进行观察,使用有限元软件ABAQUS对接头在拉伸过程中的应力状态进行分析. 结果表明,7075铝合金FSW接头在拉伸过程中微裂纹分别在前进侧热影响区(HAZ)与热力影响区(TMAZ)交界处和焊核区(WNZ)底部形核,最终前进侧HAZ与TMAZ交界处裂纹发展成主裂纹,主裂纹沿HAZ与TMAZ交界扩展导致接头断裂. 原位拉伸试验接头同样在该区域发生断裂. 该处由于三向应力度较高、显微硬度较低、过渡组织不连续以及沉淀相MgZn2取向分布而成为整个7075铝合金FSW接头的最薄弱环节.     

2219-T87铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊方法对8mm厚2219-T87铝合金进行了焊接.对接头的宏观形貌、微观组织、显微硬度及断口形貌进行了分析.结果表明,焊核区为细小的等轴晶粒,晶粒尺寸远小于母材;热机影响区发生了弯曲变形;热影响区组织出现了明显粗化.前进边热机影响区和焊核区形成明显分界线,后退边相对模糊.搅拌摩擦焊对接头各区域沉淀相分布形态有重要影响.接头室温拉伸强度可以达到母材的70%以上.沿焊缝横截面的显微硬度的分布显示,硬度最低点位于后退侧热影响区区域,断裂位置位于后退侧热影响区处,接头的断裂形式为韧性断裂.     

7075铝合金搅拌摩擦焊接头沉淀相析出行为

利用搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)技术对厚度为6 mm的7075铝合金进行平板对焊,使用金相显微镜、显微维氏硬度仪对7075铝合金FSW接头进行微观组织观察和显微维氏硬度测试,使用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)对合金进行物相分析,使用透射电镜(transmission electron microscopy,TEM)对接头焊核区(welding nugget zone,WNZ)、热机影响区(thermal-mechanically affected zone,TMAZ)、热影响区(heat affected zone,HAZ)及母材(base metal,BM)中的沉淀相分布、形貌等进行观察,并对沉淀相的晶格条纹间距进行计算。研究结果表明,7075铝合金FSW接头的组织及显微维氏硬度分布极其不均匀;接头中沉淀相主要有棒状MgZn_2和椭圆状AlCuMg两种,沉淀相种类与形状不同,强化效果不同,AlCuMg强化效果好于MgZn_2;WNZ中沉淀相主要是AlCuMg,加之细晶强化,显微维氏硬度较高;相比WNZ,TMAZ中沉淀相AlCuMg数量少,MgZn_2相对增多,强化效果相对减弱,导致显微维氏硬度降低;HAZ中的MgZn_2相对更多,加工硬化和细晶强化效果减弱,HAZ与TMAZ交界处显微维氏硬度达到接头的最低值。     

铝合金搅拌摩擦焊异种焊接头的显微组织和力学性能

对8mm厚6082/5083铝合金进行了搅拌摩擦焊焊接,焊后通过金相分析、拉伸试验和断口形貌观察等方法研究了搅拌摩擦焊异种焊接头的显微组织和力学性能.研究结果表明:在旋转速度800 r/min、焊接速度120 mm/min工艺条件下,接头表面成形良好,内部无明显缺陷.焊核区是由细小的等轴晶组织构成;前进边和回转边的界面形态差异较为明显,前进边的组织形貌呈花纹状,由两种铝合金组织交互融合而成,但回转边组织形貌则呈曲线状,明显将两种组织分开.断口形貌分析显示,接头断裂模式为脆性断裂.     

铝合金7050搅拌摩擦焊接头微观结构演化

利用透射电镜研究铝合金7050搅拌摩擦焊后各区微观结构演变。结果表明:热影响区位错开始滑移;热-力影响区位错发生交滑移或攀移,位错密度降低;焊核区晶内有少量位错。热影响区强化相严重粗化,热-力影响区强化相先固溶后重新析出,在晶内均匀分布,位错线成为强化相优先析出的核心;焊核区母材中固有的高温稳定相以及破碎的基体材料颗粒成为强化相优先析出的核心,强化相数量很少。     

6082铝合金MIG焊焊接接头组织与力学性能研究

通过拉伸、弯曲、硬度试验以及金相分析等对6082铝合金MIG焊接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用5087焊丝焊接6082铝合金时,具有较好的抗拉性能,板厚8和4mm的焊接接头焊态的抗拉强度分别为母材的77.8%和73%;弯曲断裂集中在熔合线处,弯曲角度均较小;6082铝合金MIG焊接头焊缝中心组织为等轴晶,靠熔合线的焊缝晶粒沿散热方向呈柱状晶,熔合区晶粒粗大;软化区出现过时效效应,使Mg2Si长大,成为接头最薄弱的区域。     

TC4钛合金摩擦焊接头的力学性能及显微组织

对钛合金TC4（Ti-6Al-4V）摩擦焊接性能进行了较详细的试验分析。结合摩擦焊接参数的优化选择,叙述了该合金摩擦焊接过程的特点,讨论分析了其焊接接头的力学性能及焊合区的显微组织结构。试验结果表明,该合金具有良好的摩擦焊接性,在无特殊保护措施的条件下,优化工艺,可获得良好的焊接接头。由于TC4钛合金导热系数小,热塑性高,容易氧化,摩擦焊亦选用较小的规范参数。焊合区硬度略低于母材,拉伸度样断于母材,拉伸、冲击断口均表现出明显的韧性断裂特性。力学性能数据表明,用优化的规范参数,TC4钛合金可获得等强、等韧甚至超强、超韧于母材的摩擦焊接接头。TC4钛合金摩擦焊接接头焊合区组织为细密的网蓝状组织,焊合区与母材过渡区为双态组织。     

Microstructure and Mechanical Properties of Friction Stir Welded 5083 and 7075 Aluminum Alloys

Through microscopy, mechanical testing, and numerical modeling, the microstructure and mechanical performance of friction stir welded aluminum alloys 7075-T651 and 5083-H111 were characterized. In particular, the influence of the weld configuration, i.e., the locations of the 7075 and 5083 alloys alternately on the advancing and retreating sides, on material flow, microstructure, and mechanical properties was considered. Thermographic data in conjunction with a process simulation demonstrated that the weld configuration significantly impacts heat generation during friction stir welding. The microstructure in the stir zone was a clear visualization of the material flow and was characterized by a vortex-like structure with alternating bands of the alloys being joined. These bands differed in elemental content and grain size. The microstructure became more complex when greater heat generation (higher temperatures) occurred. The weld configuration strongly influenced the material flow, but did not impact the tensile properties (such as yield strength, tensile strength, and elongation). The configuration of 5083 on the advancing side and 7075 on the retreating side produced the most uniform material flow. The joint efficiencies of all tested welds were above 100%.     

铝合金搅拌摩擦焊与熔化极氩弧焊接头组织性能比较

搅拌摩擦焊和熔化极氩弧焊是航空航天领域两种常用的铝合金焊接工艺方法.本研究以70mm厚5A06铝合金作为实验材料,研究比较了用这两种方法得到的焊接接头的微观组织和性能.结果表明,搅拌摩擦焊接头晶粒细化,合金元素烧损减少,具有较高的力学性能和抗腐蚀性能.比较结果有利于根据要求选择合适的焊接方法.     

LY12铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能研究

研究了搅拌头旋转速度n与焊接速度v之比即n/v比值大小对LY12铝合金搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响。结果表明,n/v比值较小时,焊接线能量较小,接头存在孔洞缺陷,严重降低了接头力学性能;随着n/v比值逐渐增大,孔洞缺陷尺寸逐渐减小;当n/v比值为5时,焊接线能量适当,接头无缺陷,焊核区为细小均匀的等轴晶,因此接头强度最高,达427MPa;当n/v比值继续增大,焊核区晶粒组织也随之粗化,接头强度逐渐降低。     

异厚度铝合金激光拼焊接头性能及组织研究

采用电子探针（EPMA）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、显微硬度仪、拉伸试验机分别对铝合金5A06异厚度激光拼焊板接头力学性能及显微组织进行了研究分析。结果表明，焊缝主要组成相是以Al为基体的Al-Si共晶化合物；焊缝区域硬度值从上表面到背面有下降趋势，且平均值略高于母材。     

2524-T3薄板搅拌摩擦焊接微观组织与力学性能

在水冷辅助工艺条件下对1.8mm厚的2524-T3铝合金板进行搅拌摩擦焊单道对接焊试验,并对焊接接头力学性能、断口形貌、显微硬度进行了分析.结果表明,在转速2400 r/min、焊速150 mm/min、随动冷却水压为0.4 MPa时,可获得表面纹理均匀细腻、无变形无飞边、无缺陷的对接接头.接头平均抗拉强度为409 MPa,达到母材的92.9％.说明该铝合金薄板采用水冷辅助工艺能获得良好效果.     

热处理制度对7075铝合金显微组织和性能的影响

研究了7075锅合金固溶处理后双级时效热处理工艺,分析了双级时效工艺对7075铝合金显微组织和硬度的影响。结果表明,经470℃×20 min固溶后,再经(115±5)℃×6h 170℃×(14～16)h二级时效时能获得较好的综合性能,为7075铝合金时效热处理工艺参数的确定及优化提供参考依据。     

电磁搅拌对7075铝合金微观组织及力学性能的影响

研究了电磁搅拌对7075铝合金的组织及其力学性能的影响，对比分析了电磁搅拌连铸技术割备7075半固态坯料的可行性。结果表明，电磁搅拌能改善铸造舍金的微观组织，大幅度提高舍金的伸长率，铸态下提高了62％，热处理后提高了53%；热处理后，铸态舍金的抗拉强度达到438MPa，伸长率达到5．5％，中频感应二次加热能得到均匀的半固态组织。