6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的显微组织与力学性能

对8mm厚的6082-T6铝合金进行了搅拌摩擦焊接试验,焊后对工艺参数与接头显微组织及力学性能的关系进行了分析。结果表明：焊核区显微组织为细小等轴晶组织。分析焊接速度对接头抗拉强度的影响得出规律：随着焊接速度的增大,接头强度增大,但焊接速度达到一定值时,接头性能达到最高值,之后随着焊接速度变大,接头就会出现缺陷,影响接头的性能。     

焊后时效处理对6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的影响

对6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头进行自然时效和人工时效处理,通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜、拉伸实验机和显微硬度计对组织演变和力学性能进行研究。结果表明:人工时效处理后显微硬度比焊态和自然时效高10~25HV,提高焊核区和热机影响区硬度效果明显好于自然时效。经过焊后自然时效、人工时效的焊接接头力学性能得到一定程度的提升,人工时效析出相比自然时效析出相抗拉强度提高12%,延伸率降低9%,人工时效提高拉伸强度效果更明显。人工时效处理后,焊核区组织发生显著变化,NZ主要为GP区,经过人工时效后NZ强化效应随团簇和GP区尺寸增大及数量增多而加强。HAZ主要为粗大的β′,经过人工时效后变化不大,硬度基本保持不变。通过对微观组织进行研究发现析出物的形状由界面能和应变能决定。     

6082-T6铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头的疲劳性能的有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS模拟了6082-T6铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头在不同载荷作用下的应力场,进而分别运用名义应力法和局部应力-应变法计算得到当前载荷水平下的疲劳寿命。结果表明:在较大的载荷水平下,应力法分析结果与试样实际寿命接近,在较小的载荷水平下,局部应力-应变法分析结果与试样实际寿命接近;试样疲劳寿命随焊点间距的增加而减小。通过分析6082-T6铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头疲劳断口形貌,发现疲劳裂纹起裂于焊点根部的热影响区和热力影响区,同时沿上板焊点边缘和下板母材处横向扩展。     

6082-T6/7075-T6异种铝合金搅拌摩擦焊接接头的疲劳性能研究

为提高异种高强度铝合金焊接接头在复杂交变载荷作用下的服役可靠性,采用疲劳极限测量、疲劳断口形貌分析、金相分析和显微硬度测试等方法,研究了6 mm厚的6082-T6/7075-T6异种铝合金搅拌摩擦焊接接头疲劳性能及疲劳断裂的影响因素.结果 表明,1200 r/min、80 mm/min条件下,焊接接头疲劳极限为107.5 MPa.110 MPa疲劳载荷下,疲劳裂纹起源于前进侧(6082-T6)的焊核区与热机械影响区(TMAZ)交界位置的试样棱边尖角附近.这是由于焊接热循环导致β"相转变为β'相并粗化形成软化区、试样表面存在脆性第二相、2种材料在焊核区与热机械影响区交界处混合不均匀引起的应力集中,以及试样棱边尖角引起的应力集中等几种因素共同叠加作用所致.     

6082-T6铝合金搅拌摩擦过程中动态再结晶方式对焊核区织构类型的影响

采用电子背散射衍射技术,借助取向成像分析软件,分别研究了6082-T6铝合金搅拌摩擦焊焊核区后退侧、焊核区正中心、焊核区前进侧上表面晶粒形貌、晶界特征、织构组分的演化。结果表明,焊接过程中,焊核区后退侧金属产生热塑性变形、晶粒内位错塞积与重组,形成小角度晶界的亚晶粒,部分小角度晶界通过旋转转变为大角度晶界,发生"连续动态再结晶",母材粗大晶粒被细化。同时形成(111)[110]剪切织构,而在(111)[110]取向晶粒周围产生许多变形亚结构。(001)[100]立方取向亚结构在位错密度及位错组态上的优势,使其在焊接热循环作用下成为"非连续动态再结晶"的晶核,随后长大为(001)[100]立方取向晶粒。轴肩的旋转挤压作用,使焊核区晶粒沿ND方向旋转,故在焊核区正中心位置出现(001)[110]旋转立方织构,而在前进侧出现(111)[110]剪切织构和(001)[100]立方织构。     

60mm厚度6061-T6铝合金板搅拌摩擦焊接接头微观组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊接方法对6061-T6铝合金板进行了60mm双面对接焊实验,研究了搅拌摩擦焊接接头的微观组织与力学性能,结果表明:焊缝区微观组织沿厚度方向发生了不同程度的改变,焊接接头强度达到218MPa,为母材强度的70％;焊接热循环引发的金属强化相“重固溶”和“过时效”是接头力学性能下降的重要原因,其中前进侧热机影响...     

7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能

在不同焊接工艺参数下对3.5 mm厚的7050-T7451铝合金进行了搅拌摩擦对接焊,并对焊缝成形质量、接头微观组织演变和拉伸性能进行了深入研究。结果表明,当搅拌头旋转速度(ω)在400～1 000 r/min、焊接速度(v)在50～300 mm/min时,均可获得内部无缺陷的接头。当焊接速度不变时,随搅拌头旋转速度的增加,接头的拉伸性能先增大后减小。当搅拌头旋转速度为600 r/min、焊接速度为150 mm/min时,接头的拉伸性能最好,抗拉强度为475 MPa,强度系数达90%,伸长率为5.7%。当ω/v的值处于4～6之间时,可获得拉伸性能优良的接头。     

异种铝合金搅拌摩擦焊接接头的微观组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊方法对4mm厚的5083铝合金与6082铝合金进行了焊接,对焊接接头的微观组织和力学性能进行了分析。结果表明,焊核区由细小的等轴再结晶组织构成,6082铝合金在前进侧的抗拉强度大于5083铝合金在前进侧的抗拉强度,正弯试验与背弯试验角度都达到180°。     

2024铝合金搅拌摩擦焊接头塑性变形行为研究

为了研究搅拌摩擦焊卷焊管坯的力学性能及接头塑性变形行为,以5 mm厚的2024退火态铝合金搅拌摩擦焊板坯为对象,采用网格法测试接头塑性变形分布,用EBSD测量接头各区域晶粒尺寸及位相,并结合SEM观察接头第二相的分布,研究了接头力学性能、应变分布与微观组织之间的关系.研究表明:搅拌摩擦接头强度与母材等强,延伸率下降44%;接头前进侧距离焊缝中心8～17 mm的母材较早出现了应变的集中,局部应变可达23%,而焊核区和接头返回侧母材发生的变形较小,平均应变分别为3%和11%,各区域应变的不均匀主要是由于接头各区晶粒尺寸及位相的差异造成的,导致接头整体延伸率的下降.     

定量研究2024-T351铝合金搅拌摩擦焊过程中的时效相行为

采用差示扫描量热法研究了2024-T351铝合金搅拌摩擦焊接过程中时效相回溶或粗化的相对值,给出了一种定量研究搅拌摩擦焊接过程中时效相行为的方法.结果表明:相对于母材,焊缝不同区域时效相的回溶或粗化值可通过公式f=Sx/SBM-1来计算;当搅拌摩擦焊搅拌头转速为700r·min-1,焊接速度为200mm·min-1时,...     

2524同质铝合金回填式搅拌摩擦点焊耐蚀性研究

目的 研究2524铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头不同焊接区域的耐腐蚀性能。方法 采用晶间腐蚀实验结合电子扫描显微镜（SEM）及能谱仪（EDS）技术,分析了焊缝处不同区域的微观形貌、腐蚀形貌及腐蚀深度,并对腐蚀机理进行了讨论。结果 搅拌区内的晶粒最为细小,热影响区的晶粒尺寸最大。搅拌区主要为点蚀,最大腐蚀坑深度为2.45 μm;热影响区则发生剥落腐蚀,最大腐蚀深度为45.65 μm。结论 热影响区的耐蚀性最差,腐蚀程度最为严重。     

铝合金厚板搅拌摩擦焊焊缝金属流动行为研究进展

搅拌摩擦焊接过程中,焊缝成形与金属流动行为密切相关,而金属流动又取决于焊接工艺参数、搅拌头形貌、材料本身性能及温度场分布等影响因素。与铝合金薄板搅拌摩擦焊不同,厚板焊接时焊缝上部、下部温差太大,导致焊缝材料流动形态发生较大变化。基于焊缝成形理论,从焊缝金属流动分析方法、影响因素出发,分析厚板搅拌摩擦焊焊缝金属流动形态及特征,探讨焊缝中疏松、未焊透、包铝伸入、弱连接等缺陷的形成原因,揭示厚板搅拌摩擦焊焊缝成形机理。研究结果为铝合金厚板搅拌摩擦焊焊接技术在航空、航天等高科技领域的广泛应用提供科学依据和理论基础。     

2524-T3 铝合金回填式搅拌摩擦点焊过程的数值模拟

目的 分析焊接接头温度场、应力场的分布情况,并着重讨论焊接转速对接头孔洞分布规律的影 响。方法 基于 ABAQUS 有限元分析软件,对 2524-T3 铝合金回填式搅拌摩擦点焊过程进行了模拟,分 析了焊接过程中材料内部温度场、应力场及焊点底部孔洞的变化情况,并在此基础上采用小孔法对焊点 周围残余应力进行了测量,与模拟结果进行了对比分析。结果 焊接转速由 2200 r/min 提高至 3000 r/min, 焊接过程达稳定摩擦时焊接温度由 489 ℃增至 518 ℃。焊接结束时焊件表面残余应力数值均在 100~200 MPa,与实际小孔法测得数值吻合良好。结论 焊接转速的提高导致焊接过程中各阶段峰值温度提高, 在焊件横截面还可观察到沿厚度方向存在较大的温度梯度。接头孔洞数量随焊接转速先下降后上升,在 焊接转速为 2800 r/min 时,孔洞数量达最少。另外,焊件表面残余应力呈四周对称分布,并在压紧环外 径处出现最大值。     

Mechanical Properties and Microstructure of 6082-T6 Aluminum Alloy Joints by Self-support Friction Stir Welding

The majority of this research has concentrated on developing the self-support friction stir welding（SSFSW） tool which consists of a big concave upper shoulder and a small convex lower shoulder, and procedures for making reliable welds in aluminum hollow extrusion. The 5-mm-thick 6082-T6 aluminum alloy was self-support friction stir welded at a constant tool rotation speed of 800 r/min. The effect of welding speed on microstructure and mechanical properties was investigated. The results of transverse tensile test indicated that the tensile strength of joints increased and the elongation decreased with increasing welding speed. The whole values of microhardness of SSFSW joints increased with increasing welding speed from 10 to 200 mm/min. The defectfree joints were obtained at lower welding speeds and the tensile fracture was located at the heat-affected zone（HAZ） adjacent to the thermo-mechanically affected zone（TMAZ） on the advancing side. The investigation of the flow pattern of the softened metal around the SSFSW tool revealed that the flow pattern of the softened metal was driven by two shoulders and the stir pin. The failure of specimens in tension presented the ductile fracture mode.     

2219铝合金搅拌摩擦焊接头的蠕变时效行为研究

目的 研究2219铝合金搅拌摩擦焊接头的蠕变变形行为、力学性能及其微观组织演变规律,探明焊接态铝合金材料的蠕变变形与强化机制,为超大型高筋薄壁构件板坯搅拌摩擦拼焊+蠕变时效形性一体化制造提供理论与技术支撑。方法 通过蠕变时效实验和室温性能测试,研究了有焊缝和无焊缝材料的蠕变时效行为与力学性能演变,结合应力指数、激活能计算和透射电镜表征,分析了焊缝对2219铝合金蠕变时效特性的影响。结果 与母材相比,有焊缝铝合金整体蠕变量更低,但前期短时蠕变速率高而后期长时变形速率低,变形机制由母材的扩散蠕变转为位错攀移;有焊缝材料蠕变时效后抗拉强度增加量相对更少,屈服强度增加量基本相同,表现为加工硬化能力降低。同时,焊核区晶粒细小、晶内析出大量弥散的GPⅡ区、θʹʹ和θʹ相,且晶界附近出现无沉淀析出带,热影响区和热机影响区析出相长大,但热机影响区析出相开始出现粗化。结论 在蠕变时效过程中,搅拌摩擦焊后的2219铝合金复杂的微观组织演变会提高材料的蠕变变形和强度提升敏感性,上述发现为优化搅拌摩擦焊与蠕变时效成形工艺参数匹配提供了基础。