2024/7075异种铝合金搅拌摩擦焊的晶体取向演化

使用光学显微镜、电子背散射衍射（EBSD）对比研究了2024/7075异种铝合金搅拌摩擦焊（FSW）接头及母材的组织特征、晶界特征和织构的演化.结果表明,后退侧热力影响区晶粒的小角度晶界含量较母材明显增大而前进侧热力影响区晶粒的小角度晶界含量与母材相比没有明显变化,焊核区发生了动态再结晶,大角度晶界含量明显增加.后退侧2024铝合金为弱取向组织,前进侧7075铝合金母材、热影响区以及热机影响区具有较强的S织构{123}<634>、黄铜织构{011}<211>和R织构{124}<211>,焊核区为等轴再结晶晶粒,没有明显的择优取向.     

转速对6082-T6铝合金搅拌摩擦焊焊接接头织构的影响

采用电子背散射衍射技术,借助取向成像分析软件,研究了搅拌头在不同转速下,6082-T6铝合金搅拌摩擦焊焊核区上表面晶粒形貌、晶界特征、织构组分的演化. 结果表明,在搅拌针所引入的剪切应力作用下,焊核区形成(110)[001]高斯织构和(114)[$ 22 {\\bar 1} $]织构,轴肩的顶锻压力使其沿着TD方向旋转一定角度,形成(112)[$ 11 {\\bar 1} $]铜织构,随着搅拌头转速的提高,晶粒沿着TD方向旋转角度增加,进一步形成(100)[011]剪切织构和($ 11 {\\bar 1} $)[112]织构;焊核区晶粒受到搅拌针的挤压而形成[110]丝织构,搅拌头转速从1 200 r/min提高到2 000 r/min时,挤压程度增加,导致[110]丝织构组分显著增多.     

强制冷却搅拌摩擦加工2024铝合金晶粒特征

在强制冷却环境下,对2024铝合金进行了搅拌摩擦加工,并采用电子背散射衍射技术对加工后各区域的晶粒特征及演化进行了研究。结果表明,从母材区、热机影响区到搅拌区,晶粒尺寸逐渐减小,搅拌区组织明显细化,且分布均匀,平均晶粒尺寸为1.89μm。母材区大角度晶界居多,而热机影响区小角度晶界居多,搅拌区取向差分布呈现双峰现象。母材区为{124}211R取向,热机影响区主要为{001}110R-cube取向,搅拌区表现出较强的{113}110取向,热机影响区晶粒取向与搅拌区晶粒取向相近,表明在低温高应变条件下连续动态再结晶是搅拌区晶粒细化的主要机制。拉伸试样的断裂位置位于热机影响区,这与{001}110R-cube取向的可动滑移系数量和滑移难易程度一致。     

AZ80镁合金搅拌摩擦焊组织分析

探讨了AZ80镁合金搅拌摩擦焊接头不同区受热后的成形过程及组织差异,并对焊核区细分为中心焊核和两边焊核,认为焊核区组织在接头中最小,而下部焊核在中心焊核中,晶粒尺寸最小;热机影响区组织较粗大,且原母材热轧流线已变形;热影响区组织正经历β相溶于α相的趋势,原母材热轧流线基本不变.     

铝合金双面搅拌摩擦焊初步研究

提出了双面搅拌摩擦焊这种新的焊接方法，对比研究了6K32-T4铝合金搅拌摩擦焊与双面搅拌摩擦焊接头的组织和硬度，并对双面搅拌摩擦焊焊缝进行了XRD分析。研究发现：铝合金双面搅拌摩擦焊与搅拌摩擦焊焊缝组织分区相同；双面搅拌摩擦焊焊缝的硬度略低于搅拌摩擦焊，且焊缝硬度下降区域范围更大；双面搅拌摩擦焊后焊缝依然保持为原有相组成；双面搅拌摩擦焊比搅拌摩擦焊焊接线能量更大，采用双面搅拌摩擦焊代替搅拌摩擦焊有利于提高焊接效率并消除焊缝隧道型缺陷、改善焊缝的性能。     

7050铝合金搅拌摩擦焊动态再结晶组织影响因素

进行了不同旋转频率和焊接速度下的7050铝合金搅拌摩擦焊试验,研究了搅拌头旋转频率和焊接速度对焊核区晶粒尺寸的影响．为进一步分析焊接参数影响焊核区晶粒尺寸的机理,进行了不同应变速率和变形温度下的等温压缩试验．分析了变形参数对动态再结晶的影响规律．结果表明,焊核区晶粒尺寸随搅拌头旋转频率的变化不大,随焊接速度的增加而减小．在发生完全动态再结晶的范围之内,再结晶晶粒尺寸随着lnZ值的增大而减小．焊接参数对z参数具有不同的影响规律,进而影响焊核区晶粒尺寸．     

2024-T4铝合金搅拌摩擦焊搅拌区位错及组织性能

采用金相、显微硬度及透射分析方法对2024铝合金搅拌摩擦焊接头搅拌微区的组织性能和位错分布特征进行试验分析,基于位错分析深入了解各微区位错形成与接头组织结构与硬度变化之间的关系。研究表明,WNZ位错主要分布在晶粒内部,大部分是以位错缠结的形式存在,并伴随有大量的沉淀强化析出相Cu_2Mg;而在TMAZ区,大量的位错是以位错塞积的形式存在于晶界或晶粒内部;HAZ区域的位错多以位错塞积的形式存在于晶界附近,并伴随一些典型的Al Cu_3析出相。WNZ和TMAZ区中并未随晶粒细化而造成位错数量和类型的减少,这与FSW特殊的动态回复和动态再结晶过程有关,此外位错分布特征与接头微区硬度分布特征基本吻合。     

铝合金的搅拌摩擦焊

在详细介绍搅拌摩擦焊原理，特点的基础上，针对铝合金的搅拌摩擦焊特点，性能以及工业应用进行了阐述，并且对搅拌摩擦焊在中国市场的发展和应用作了简略介绍和预测。     

7A52铝合金搅拌摩擦焊焊缝的组织分析

通过对7A52铝合金进行大量的搅拌摩擦焊接试验,对焊缝的宏观组织、微观组织及显微硬度进行分析.焊缝可分为热影响区、热机影响区和焊核等三个区域.其中,焊核为明显的再结晶等轴晶粒,晶粒明显细化;热机影响区出现了晶粒粗化现象,由母材的细纤维组织变形为具有一定弧度的弯曲粗纤维组织;热影响区的晶粒与母材相似,但出现了晶粒粗化现象.沿焊缝横截面的显微硬度的分布呈高-低-高-低-高的趋势,其中焊缝顶部的硬度达到了母材的硬度,硬度最低处位于前进侧的热影响区区域.     

影响搅拌摩擦焊金属塑性流动的因素

针对LF6/LD10、12／T2研究了搅拌摩擦焊(FSW)的金属塑性流动。通过工艺试验，分析了影响FSW金属塑性流动的因素。研究结果表明，被焊材料反复动态再结晶是其持续塑跬流动的前提条件。影响金属塑性流动的因素主要有两个——材料的变形温度和变形速率。搅拌工具使材料保持高应变速率，并对材料快速加热，致使层错能很高的铝发生动态再结晶，促使其稳定流动。保持一定的焊接温度有利于金属动态软化，促进塑性流动，实现焊接。     

2024铝合金搅拌摩擦焊接头组织结构及力学性能

采用搅拌摩擦焊工艺实现3 mm厚的2024铝合金焊接,对接头搅拌区的组织结构及力学性能进行分析。研究表明,焊核区主要由再结晶和搅拌的双重影响而形成的细小等轴晶组织构成;热机影响区受焊核区剪切力及热循环的影响,晶粒大小不均匀并伴有晶粒变形的现象。力学性能分析表明,接头显微硬度分布特征与金相组织结构一致;当焊接速度为300 mm/min时,接头的抗拉强度达到294 MPa,为母材的69%,接头的断裂形式为韧窝和沿晶断裂特征的韧性和脆性断裂;接头的焊接残余应力以纵向应力为主,纵向残余应力峰值出现在前进侧轴肩作用的边缘处,焊接速度为300 mm/min时峰值达到164.5 MPa。     

2024-T4铝合金摩擦搅拌焊接头显微组织分析

摩擦搅拌焊接过程各区域所经历的焊接热循环不同,而且伴有搅拌头的机械作用,必然导致各区域组织结构的不均匀变化,将接头分为不同的区域,各个区域的显微组织有明显差别.通过对2024-T4铝合金摩擦搅拌焊接头的金相观测,分析了各区域组织形态、形成原因和强化相分布,研究了热塑性材料流动情况对孔洞缺陷形成的影响.     

30 mm 7A05铝合金搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

采用搅拌摩擦焊方法利用新型搅拌头对30 mm厚的7A05-T6铝合金进行了单道对接,焊后分析讨论了焊缝接头微观组织和力学性能.结果表明,接头焊核区发生动态再结晶,生成细小的等轴晶粒;焊缝两侧热力影响区受机械和热的双重作用,组织存在较大差异,前进侧为窄条状组织,后退侧为扁平状组织;热影响区晶粒粗化;在焊接30 mm板时,工艺参数范围较窄,旋转频率为360 r/min,焊接速度为100 mm/min时,可获得无缺陷、成形好的焊缝;接头抗拉强度为367.7 MPa、屈服强度为280.8 MPa、断后伸长率为14.4%高于母材,接头抗拉强度可达母材的95%.接头显微硬度的分布呈类似W形分布,热影响区软化趋势比较明显.     

Al-Zn-Mg-Cu铝合金厚板搅拌摩擦焊接头搅拌区微观组织

采用搅拌摩擦焊接(Friction stir welding, FSW)技术对20 mm厚Al-Zn-Mg-Cu铝合金板材进行了焊接,随后采用热电偶、电子背散射衍射技术和透射电镜等手段研究了接头的温度分布和搅拌区沿厚度方向微观组织的不均匀性。结果表明,焊接峰值温度沿板材厚度方向逐渐降低。距焊缝中心10 mm处,板材表面焊接峰值温度最高为430 ℃,板材底面峰值温度最低为302 ℃。温度梯度是导致晶粒尺寸沿厚度方向逐渐减小的主要原因,晶粒细化是连续动态再结晶、不连续动态再结晶和几何动态再结晶综合作用的结果。搅拌区晶粒没有明显的择优取向,且该区域的析出相发生溶解再析出,析出相主要为η′相。     

5A05/C11000(T2)的搅拌摩擦焊接头组织结构分析

对厚4mm的铝合金5加5/纯铜C11000(T2)薄板的搅拌摩擦焊接头组织结构进行了研究.结果表明:当焊接前进速度为1～3mm/s,转速为1 100r/min时,在搅拌头轴肩下大约1 mm处出现无序混合的涡流状薄层间混结构.采用扫描电镜、电子探针、金相显微镜等测试方法对接头的显微组织特征进行了分析,焊核区及其两侧的塑性转变区主要由细小的动态再结晶晶粒组成.     

铝锂合金填充式摩擦点焊微观组织演化

利用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射(EBSD)等手段对5A90铝锂合金填充式摩擦点焊接头各个区域的微观组织进行了分析.结果表明,焊核区发生完全动态再结晶,由细小的等轴晶组成,底部存在晶粒更加细小的细晶带,焊核区晶粒分布无明显织构.热力影响区发生了部分再结晶,由发生再结晶的等轴晶以及发生部分回复的变形晶粒组成,具有较多的变形组织特征;热力影响区与焊核区存在明显的分界面,分界面由尺寸明显小于周围晶粒的细晶组成,晶界较为密集.     

LF21超声搅拌摩擦焊接头组织及性能分析

利用超声波对金属塑性成形作用对LF21铝合金进行了超声搅拌摩擦焊接试验,并对常规搅拌摩擦焊与超声搅拌摩擦焊接头的微观组织、断口形貌进行了对比分析.结果表明,超声能量通过搅拌头有效地导入焊缝底部,在增加焊缝底部搅拌强度的同时,提高了搅拌针周围金属原子的运动和扩散能力,焊核区的金属组织有明显的晶粒细化和组织均匀化.超声搅拌摩擦焊断口韧窝数量与深度均不及常规搅拌摩擦焊,撕裂棱不明显;超声搅拌摩擦焊可以提高接头力学性能,但平均断后伸长率相比常规搅拌摩擦焊有所下降.     

采用搅拌摩擦焊方法制备的非晶增强铝基复合材料的微观组织分析

利用金相、EDS、XRD及TEM试验等对采用源于搅拌摩擦焊方法的搅拌摩擦加工技术制备的非晶增强铝基复合材料的微观组织结构进行试验分析.结果表明,非晶增强体与基体5A06铝合金经过搅拌摩擦加工过程充分的搅拌作用,获得了层状混和组织结构.复合材料中存在大量的90~400 nm纳米级组织,主要由-αA l与-αA l非晶组织构成.纳米级组织的存在有助于复合材料性能的提高,而非晶结构的存在表明非晶增强体在搅拌摩擦加工过程中并未完全晶化.     

轨道交通用铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

通过金相组织观察、断口扫描分析、拉伸试验和显微硬度测试等分别研究了6082-T6和5083铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头的微观组织和力学性能.结果表明,接头断面组织可分为焊核区(WN)、热机影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)、母材区(BM)四个区域.焊核区为动态再结晶的细小等轴晶组织;热机影响区为回复晶粒组织,晶粒产生了较大的弯曲变形;在热影响区发生了晶粒粗化现象,晶粒形态与母材相似.两种铝合金搅拌摩擦焊接头的拉伸断口均呈韧性断裂特征,接头断裂位置为热影响区的前进侧,表明热影响区为接头最薄弱的区域.力学性能测试表明,6082和5083铝合金接头的抗拉强度分别为242 MPa和301.6 MPa,分别达到母材本身抗拉强度的76.8％和88.7％;两种接头的显微硬度分布曲线均存在一个最低值,该最低值位于前进侧的热影响区.