铝合金超声辅助搅拌摩擦焊接接头组织性能研究

目的探究超声振动对铝合金搅拌摩擦焊的作用效果。方法分别采用普通搅拌摩擦焊和超声辅助搅拌摩擦焊方法,对7075铝合金进行焊接试验,并对焊接接头的微观组织、力学性能、断口形貌进行分析。结果普通搅拌摩擦焊焊缝中生成了隧道型缺陷,施加超声振动后,缺陷消失,形成了无缺陷的良好接头,且与普通搅拌摩擦焊相比,超声辅助搅拌摩擦焊焊缝热影响区晶粒长大程度较小,焊核晶粒细化。接头强度明显提高,达到铝合金母材强度的71.5%,接头断裂模式为韧窝和准解理的混合断裂形式。结论超声振动促进了塑性金属的流动,能有效抑制孔洞、隧道型缺陷等的形成,同时超声振动能在提升金属塑性的同时,降低焊缝的热输入。     

2195铝锂合金超声振动辅助搅拌摩擦焊接工艺研究

采用新型超声振动辅助搅拌摩擦焊接设备实现了4 mm厚的2195铝锂合金轧制板的焊接,比较和分析了施加超声对焊缝宏观金相组织、显微硬度与接头拉伸性能的影响,研究了工艺参数对铝锂合金超声振动辅助搅拌摩擦焊缝成形及接头力学性能的影响规律.结果表明:在相同工艺参数条件下,施加超声振动能量能够改善2195铝锂合金搅拌摩擦焊接成形性,促使焊核区塑性材料流动增强,同时减少甚至消除常规搅拌摩擦焊接头内部的孔洞缺陷;在焊缝的上部及中部,由于超声的作用,焊核区的显微硬度得以提高,而焊缝底部变化不大;接头的断口均呈现出韧性断裂模式,施加超声振动能量后的接头的伸长率得以提高,其断口韧窝更加细小均匀;在所研究的工艺参数范围内,接头的最高抗拉强度为282.8 MPa,最大伸长率为11.5％.在转速为600 r/min,焊接速率为225 mm/min条件下,施加超声使接头抗拉强度提高了17.5 MPa,伸长率提高了3.7％.     

超声振动强化搅拌摩擦焊技术的研究进展

针对笔者团队前期发明的超声振动强化搅拌摩擦焊(Ultrasonic Vibration enhanced FSW,UVeFSW)新工艺,从设备研发(超声振动装置的设计、超声振动参数的表征)、工艺试验(焊缝成形、微观组织、显微硬度、拉伸性能、疲劳性能)与机理探索(焊接载荷、焊接热循环、材料流动和组织演变)3方面,综述了UVeFSW新工艺的研究进展。结果表明,通过直接向搅拌头前方的待焊接工件上施加超声振动能场,改善焊缝成形,减少或消除焊接缺陷,拓宽焊接工艺参数窗口以及提高接头性能。     

铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷的超声检测方法研究综述

铝合金搅拌摩擦焊技术广泛运用于航空航天、汽车、船舶等制造领域,在国防工业的发展中扮演着重要角色,而超声波检测技术在对搅拌摩擦焊接头质量评估和控制方面起着不可或缺的作用。综述了铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷的超声检测方法。介绍了接头缺陷的复杂多样的特点,分别阐述了超声检测A信号分析,超声C扫检测和超声相控阵检测方法在搅拌摩擦焊缺陷检测的应用,并介绍了3种检测方法检测能力,明确了搅拌摩擦焊缺陷超声检测尚需解决的突出问题并展望了未来研究的发展方向。     

搅拌摩擦焊接技术的研究现状及其展望

搅拌摩擦焊是针对焊接性差的铝、铗合金而开发出的一种新型固相焊接工艺,由英国焊接研究所于1991年开发的专利技术.简要介绍了搅拌摩擦焊的应用现状,综述了近10年来国内外搅拌摩擦焊技术的发展概况和最新进展,比较详尽地总结了焊接接头形成机理、适用母材、接头微观组织、力学性能、焊接设备、焊接工艺及搅拌摩擦焊应用领域.     

铝合金搅拌摩擦焊研究现状及应用

搅拌摩擦焊是由英国焊接研究所发明的一种固相连接技术，可以对熔化焊接性差的铝合金进行可靠的连接，又具有诸多优点。介绍了搅拌摩擦焊工艺过程，分析了搅拌摩擦焊技术目前存在的优缺点，综述了铝合金搅拌摩擦焊的国内外研究现状和应用情况，指出搅拌摩擦焊为现代铝合金制造业提供了新的连接方法。     

钛合金搅拌摩擦焊研究现状

搅拌摩擦焊是目前钛合金焊接技术研究的热点.从搅拌头材料与结构设计、焊接工艺与组织性能关系、焊接过程数值仿真等方面综述了钛合金搅拌摩擦焊国内外研究现状.以现有的研究结果来看,搅拌摩擦焊是实现钛合金高强可靠连接的有效途径,选择合适的焊接参数和焊后热处理工艺可获得高质量钛合金焊接接头;但由于对钛合金用高温高强高耐磨搅拌头研制...     

镁合金搅拌摩擦焊技术的研究进展

搅拌摩擦焊技术是近十几年发展起来的，适合于低熔点合金的一种新型焊接方法。由于镁合金具有密度小、比强度高、尺寸稳定性好等特点，目前镁合金的搅拌摩擦焊已经引起了越来越多的关注。综述了国内外镁合金搅拌摩擦焊接技术的研究现状，包括镁合金与同种及异种合金的连接技术，并展望了镁合金搅拌摩擦焊技术的发展趋势。     

适用于机器人焊接的搅拌摩擦焊技术及工艺研究现状

集绿色化与智能化于一体的机器人搅拌摩擦焊技术具有极高的焊接柔性,在工业生产中受到广泛重视与应用。从减小搅拌摩擦焊接过程中的轴向力方面入手,对一些低轴向力且适用于机器人搅拌摩擦焊的技术方法进行了综述,同时,对能够进一步降低搅拌摩擦焊过程中轴向力的搅拌摩擦焊工艺进行了分析,并对机器人搅拌摩擦焊的发展进行了展望,以期拓宽机器人搅拌摩擦焊的应用范围。     

铝锂合金搅拌摩擦焊研究进展

铝锂合金作为一种低密度、高性能的新型结构材料,被认为是航空航天领域中实现飞行器轻量化的理想结构材料之一。而搅拌摩擦焊作为一种固相焊接技术,能够克服铝锂合金熔化焊时易产生的裂纹、气孔等缺陷,在铝锂合金焊接领域具有重要的应用前景。从搅拌摩擦焊焊接工艺、接头组织与性能等方面综述了铝锂合金搅拌摩擦焊近几年的研究进展,总结了其存在的主要问题,并对铝锂合金搅拌摩擦焊技术未来的发展进行了展望。     

Effects of ultrasonic assisted friction stir welding on flow behavior,microstructure and mechanical properties of 7N01-T4 aluminum alloy joints

Conventional friction stir welding(FSW) and ultrasonic assisted friction stir welding(UAFSW) were employed to weld 6-mm thick 7 N01-T4 aluminum alloy plates. Weld forming characteristics and material flow behavior in these two different welding processes were studied and compared. Ultrasonic vibration was applied directly on the weld in axial direction through the welding tool. Metal flow behavior,microstructure characteristics in the nugget zone(NZ) and evolution of the mechanical properties of naturally aged joints were studied. Results show that the ultrasonic vibration can significantly increase the welding speed of defect-free welded joint. At the rotation speed of 1200 rpm, the UAFSW can produce defect-free welded joints at a welding speed that is 50% higher than that of the conventional FSW.Ultrasonic vibrations can also improve surface quality of the joints and reduce axial force by 9%. Moreover, ultrasonic vibrations significantly increase the volume of the pin-driven zone(PDZ) and decrease the thickness of the transition zone(TZ). The number of subgrains and deformed grains resulting from the UAFSW is higher than that from the FSW. By increase the strain level and strain gradient in the NZ,the ultrasonic vibrations can refine the grains. Ultrasonic energy is the most at the top of the NZ, and gradually reduces along the thickness of the plate. The difference in strengths between the FSW and the UAFSW joints after post-weld natural aging(PWNA) is small. However, the elongation of the UAFSW is8.8% higher than that of the FSW(PWNA for 4320 h). Fracture surface observation demonstrates that all the specimens fail by ductile fracture, and the fracture position of the UAFSW joint changes from HAZ(PWNA for 120 h) to NZ(PWNA for 720 and 4320 h).     

超声波技术在空调除湿剂强化再生中的应用研究进展

对空调除湿剂(固体和液体)超声波再生技术机理及目前研究成果进行了总结,尤其是对固体除湿剂超声波强化再生效果、再生能耗及再生过程模型进行了论述,结果表明,超声波用于除湿剂强化再生能有效提高低品位能源在除湿空调系统中的利用效率,从而达到节能效果。同时根据实际应用情况分别给出了溶液和固体超声波再生装置的设计方案,并对该技术领域未来研究内容提出几点建议。     

铝合金搅拌摩擦焊超声检测研究进展EI北大核心CSCD

铝合金搅拌摩擦焊(friction stir welding, FSW)焊接参数选择不当将会产生隧道孔、未焊透(lack of penetration, LOP)和吻接等取向复杂、细微紧贴的缺陷。首先,本文简述了FSW焊缝与典型缺陷特征,总结了超声检测时面临纵向分辨力低、缺陷表征不完整、材料与缺陷声阻抗接近和灵敏度不足等难点。随后,从常规超声、超声衍射时差法(time-of-flight diffraction, TOFD)、相控阵超声检测技术和其他超声检测技术等方面综述了现有的铝合金FSW超声检测研究工作。最后,结合超声信号处理方法和机器学习方法对研究前景进行展望:可以通过分析和提取信号特征,进一步提升超声检测分辨力和信噪比,并实现取向复杂缺陷和细微紧贴缺陷的精准辨识与定量。     

超声振动辅助塑性成形及形性预测研究进展

随着微机电系统等领域的快速发展,对零件成形精度与性能的要求日益增加。超声振动辅助塑性成形是一种典型的能场辅助塑性成形工艺,相比于传统塑性成形工艺,具有流动应力低、材料成形能力高、界面摩擦少、成形质量较好等优势,被广泛应用于难成形材料加工、微成形、复杂构件成形等塑性成形过程。然而,由于不同塑性成形工艺中金属的变形行为特性存在较大差异,对塑性成形质量与成形性能进行预测有利于实现成形过程的形性协同控制。介绍了超声振动辅助塑性成形在体积成形工艺（镦粗、挤压、拉拔等）与板料成形工艺（拉伸、拉深、渐进成形、冲压等）中的应用及发展概况,讨论了超声振动对材料塑性变形过程中宏观表现与微观演化的影响。在已有研究基础上,重点分析了超声振动辅助塑性成形过程中成形能力预测（流动应力、成形极限等方面）和成形性能预测（表面性能、力学性能、微观组织等方面）的研究进展,为金属零部件成形高质量形性调控提供理论参考,并展望了超声辅助塑性成形工艺的发展趋势。     

铝/钢异种金属的超声振动强化搅拌摩擦焊接工艺

采用新型超声振动强化搅拌摩擦焊接工艺实现了6061-T6铝合金以及QP980高强钢的搭接焊, 对比分析了有无超声作用下, 接头的宏观形貌、微观组织和拉伸剪切性能, 同时研究了超声振动对焊接载荷的影响。结果表明: 焊接前对母材施加超声振动, 可以起到软化母材的作用, 促进了材料的塑性流动, 扩大了铝/钢界面区和焊核区, 使更多的钢颗粒随搅拌针旋转进入铝合金侧, 在界面区边缘形成钩状结构, 进而提高了接头的失效载荷; 超声改变了FSW接头断裂位置和断口形貌, 提高了接头力学性能, 在本实验工艺参数范围内, 接头最大的平均失效载荷为4.99 kN; 当焊接速度为90 mm/min, 下压量为0.1 mm时, 施加超声振动使接头的平均失效载荷提高了0.98 kN, 拉剪性能提升28.24%;施加超声振动后轴向力F_z、搅拌头扭矩M_t和主轴输出功率分别下降2.46%, 6.44%和4.59%。     

特种能场辅助微塑性成形技术研究及应用

特种能场辅助微塑性成形技术是利用声、光、电、磁等特殊能量源对微型零件变形过程进行调控的先进制造技术。特种能场已被证明在宏观尺度下对于降低零件加工难度、提高尺寸精度、改善材料微观组织、提升构件力学性能、提高表面质量等存在促进作用。然而,在微塑性成形过程中,材料的变形特性在尺寸效应的影响下与宏观情况存在一定差异。梳理了特种能场辅助微塑性成形技术的研究进展,总结了微型零件在特种能场辅助下的成形特点。其中,着重综述了超声场辅助微成形中体积效应和表面效应的宏观表现及微观机理,展示了多种微成形工艺中超声场对微型零件成形质量的提升效果。同时,重点概述了电场辅助微成形时材料力学性能及微观组织演变规律,剖析了电致塑性效应产生的本质原因。此外,列举了激光、电磁、高压流体等其他特种场辅助微成形的原理及作用效果。最后,对特种能场辅助微成形的发展趋势进行了展望。     

钛合金超声振动辅助切削研究进展

超声振动辅助切削（UVAM）作为一种新颖而有效的加工技术,可有效提高工件的切削加工性能,被广泛应用于钛合金切削加工领域。主要综述了钛合金超声振动辅助切削技术的国内外研究进展,主要集中于降低钛合金切削的切削力、切削温度、刀具磨损和提高工件表面质量等方面,可以较好地提高钛合金的切削性能,进而阐述新技术结合应用研究的新进展。最后,展望了该研究领域未来的主要研究方向和发展前景。对工程应用可行性、微观组织演变规律和专用设备的开发等的研究,仍然是当下和未来的研究热点。     

Investigations on the material property changes of ultrasonic-vibration assisted aluminum alloy upsetting

Numerous studies have shown the benefit of ultrasonic-vibration assisted metal forming. This benefit include a reduction in forming forces, which might be attributed to the superposition of stress, increased temperatures, the effects of interface friction, and energy absorption of dislocation. This study conducts a series of experiments and analyses to investigate the main mechanisms of a reduction in forming forces during ultrasonic-vibration assisted A6061-T6 aluminum alloy upsetting.The findings of this research confirm that, under frictionless conditions, ultrasonic vibration still reduced forming forces, and ultrasonic vibration can increase the temperature of specimens and soften specimen surface during upsetting. From metallographic analyses and micro-hardness tests, the results reveal that energy absorption of dislocation was occurred during upsetting, which also contribute to the reduction of forming force.This research concludes that the mechanisms of increased temperatures and energy absorption of dislocation can affect the material property and make a reduction in forming forces; however, the interface friction effect has nothing to do with a reduction in forming forces.     

钛合金超声振动塑性成形技术研究现状

钛合金具有密度低、强度高、抗蚀性好等优点,但其冷加工困难,而超声振动塑性成形技术能够降低成形力,减少摩擦,提高零件表面质量,改善材料的成形性能。简述了超声振动塑性成形的技术原理、成形机理及其应用;介绍了钛合金的塑性成形特点与钛合金超声振动塑性成形的研究现状;总结了目前钛合金超声成形技术中存在的问题。现有研究表明,钛合金超声塑性成形技术具有很广阔的应用前景,是钛合金塑性成形技术中极具先进性与挑战性的研究重点。