Effect of minor Sc and Zr on microstructures and mechanical properties of Al-Zn-Mg based alloys

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＡｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｍｉｎｏｒＳｃａｎｄＺｒｉｓａｎｅｗ ｇｒｏｕｐｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍａｔｅｒｉａｌｓ ,ｗｈｉｃｈｈａｓｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈ ,ｈｉｇｈｄｕｃｔｉｌｉｔｙ ,ｇｏｏｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｗｅｌｄａｂｉｌｉｔｙ[1～ 5] .Ｉｔｉｓｍａｉｎｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎａｅｒｏｓｐａｃｅ ,ｎｕｃｌｅａｒｅｎｅｒｇｙａｎｄｓｈｉｐｓｉｎｄｕｓｔｒｙ .Ｔｈｅｓｉ ｍｕｌｔａｎｅｏｕｓａｄｄｉｔｉｏｎｏｆＳｃ ,ＺｒｏｒＴ…     

2195-T8铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能

对8 mm厚度2195铝锂合金进行了搅拌摩擦焊平板对接焊试验,利用光学显微镜和扫描电镜观察分析了焊接接头的显微组织和断口形貌特征,并对接头常温、低温拉伸性能和显微硬度进行了测试。结果表明,接头整体上宽下窄,呈V字形,由焊核区、热力影响区、热影响区和轴肩影响区组成;-196 ℃条件下,接头抗拉强度及断后伸长率分别达到母材的71.8%,53.8%;焊件的硬度分布形貌均呈W状,其中焊核区微观硬度最高,热影响区微观硬度最低;接头断裂位置均位于热影响区附近,断裂特征属于典型的韧性断裂。     

6061铝合金激光填丝焊接接头组织与性能

以2mm厚6061－T651铝合金的激光填丝焊对接接头为研究对象,利用光学显微镜、SEM、EDS、显微硬度计分析了优化试验条件下焊接接头的显微组织、析出相形态、分布及成分,并测试了接头的显微硬度。分析结果表明,由于激光焊具有能量集中、热输入小的特点,焊缝晶粒细小且热影响区较窄。在焊缝内部,大量条状和颗粒状的析出相均匀分布于其中,对焊缝的力学性能有显著影响。此外,焊后焊缝区的硬度远高于热影响区和母材,这与焊缝中大量析出的增强相、硅硬质点等因素有关。     

焊丝成分对2519铝合金焊缝组织与性能的影响

采用ER4047焊丝及ER2319焊丝对2519铝合金进行熔化极惰性气体保护焊(MIG),并对焊接接头的力学性能和焊缝组织进行了分析.结果表明,用ER2319焊丝焊接的焊接接头的力学性能优于ER4047焊丝;ER2319焊丝细化了焊缝区的组织;2519铝合金焊接接头的抗拉强度低于母材,焊缝处是焊接接头的最薄弱环节,其次是焊接热影响区内的软化区,θ'相粒子受热影响而粗化是形成软化区的主要原因.     

2195铝锂合金超声TIG焊的组织与性能分析

采用了普通TIG焊和超声复合TIG焊对2 mm厚度的2195铝锂合金进行了平板对接焊,并对两种焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究. 结果表明,由于超声的作用效果,超声TIG焊的焊缝具有更加致密的组织,熔合区附近的等轴细晶区区域较宽;拉伸性能测试表明,超声TIG焊接头具有较高的拉伸性能,接头强度系数比普通TIG焊提高6.7%,断后伸长率提高1.36%,拉伸接头均断裂在热影响区硬脆的晶界相内,显微硬度测试表明超声TIG焊接头受热影响软化区域较窄.     

焊丝成分对6082-T6铝合金焊接接头组织和性能的影响

采用ER5356和ER5087焊丝对12mm厚6082-T6铝合金进行熔化极惰性气体保护焊(MIG)后,通过显微硬度测试、拉伸力学性能测试、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等研究焊丝成分对焊接接头力学性能与显微组织的影响。结果表明:采用ER5087焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头焊缝区晶粒更细小;抗拉强度、屈服强度、断后伸长率以及焊接系数均高于ER5356焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头的;两种焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头的硬度最低区域与拉伸断裂位置均在距离焊缝中心10～15mm处的热影响区,该区域β″强化相聚集长大、粗化,导致析出相强化作用减弱,成为焊接接头性能最薄弱区域。     

Microstructures and mechanical properties of Al-Mg and Al-Zn-Mg based alloys containing minor scandium and zirconium

1　INTRODUCTIONAddingofminorMn ,Cr ,Ti,B ,Zr ,Sc ,Agintoaluminumalloyscanremarkablychangethemi crostructuresandpropertiesofaluminumalloys[18] .Amongthem ,theeffectofminorScandZrhasre ceivedspecialattention .Onthe 1stInternationalScandiumConferenceheldinMoscowin 1994 ,Rus sianmetallurgistsdescribedtheapplicationprospectofaluminumalloyscontainingScinaerospace ,aviation ,warshipsandnuclearindustry ,whichhasstimulatedmanyindustrialcountries’researchinterestinthiskindofalloys .Atpresent…     

新型电阻塞焊连接方法分析

使用一种新型的"电阻塞焊"连接方法焊接7075铝合金搭接接头. "电阻塞焊"的工艺过程是先在两板材搭接部分的中心位置打一个孔,将圆柱填充物压入,最后用电阻点焊的方法将填充物与板材焊在一起.该工艺方法旨在保持点焊原有优点的同时,提高其强度等接头性能.研究分析了该新方法的工艺、形核过程、力学性能以及微观组织,并对比研究了同参数下电阻点焊试件的接头性能.结果表明,采用新型电阻塞焊方法的接头在强度等力学性能方面优于同参数下的电阻点焊试件,同时焊点处的裂纹等缺陷也较少,接头的综合性能更为优良.     

含钪Al-Cu-Li合金氩弧焊接头组织与性能

为了探索新型含钪Al-Cu-Li-Zr合金板材的焊接接头性能,采用氩弧焊接工艺对该合金的T6峰时效态板材进行了焊接.采用室温拉伸力学性能试验、金相显微镜和透射电镜研究了焊缝的显微组织和力学性能之间的关系.结果表明,在氩弧焊条件下,采用钪与锆、锰等多组元复合微合金化焊丝对含钪Al-Cu-Li-Zr合金板材进行焊接,焊接接头的强度系数达到65%,拉伸试验断口发生在热影响区内,微量钪对焊接接头具有晶粒细化强化作用和直接析出强化作用.     

Microstructures evolution and mechanical properties disparity in 2070 Al-Li alloy with minor Sc addition

The microstructures and mechanical properties of Al-3.35Cu-1.2Li-0.4Mg-0.4Zn-0.3Mn-0.1Zr (mass fraction, %) alloy with Sc addition or free Sc were investigated through tensile test, SEM, EPMA and TEM. The addition of 0.082% (mass fraction) Sc element leads to the formation of Cu-rich and Sc-contained nano-sized Al₃(ScZr) particles and W phase particles. The Al₃(ScZr) particles can inhibit recrystallization to a certain extent and impede recrystallized grain growth during solution treatment. It is found that W phase cannot dissolve in supersaturated solid solution during the solution heat treatment, and the Cu content in the solutionized matrix is decreased, which causes a decrease in the fraction of Cu-contained strengthening precipitates with T₁ (Al₂CuLi) and θ′ (Al₂Cu) under T8 aging condition. Due to the formation of the W phases, the small Sc addition causes a little reduction in the strength.     

铝合金MIG自动焊焊接工艺

研究了铝合金车体单丝和双丝MIG自动焊的焊接方法,通过焊接对比试验,分析焊接接头的组织和力学性能,总结出两种焊接方法的最佳工艺参数.试验结果表明,双丝MIG自动焊接具有焊接速度快、热输入小、焊缝组织晶粒细小均匀、接头力学性能良好、生产效率高等优点,适用于铝合金车体批量焊接生产.     

10mm厚6005A铝合金激光-MIG复合焊接

采用双层激光-MIG复合焊接方法焊接10mm厚6005A铝合金,获得了外观成形良好、内部缺陷少的接头。对接头显微组织及力学性能进行研究,结果表明,焊缝由盖面焊缝与打底焊缝组成,盖面焊缝组织具有5XXX系铝合金铸造组织的特征,打底焊缝组织具有6XXX系铝合金铸造组织的特征;接头热影响区宽约13 mm,分为固溶区、过时效区和近焊缝区;打底焊缝与过时效区是接头硬度最低的区域;拉伸试样在过时效区发生韧性断裂,接头抗拉强度平均值为195.07 MPa,明显高于常规MIG焊接接头的强度。     

钪对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织性能的影响

研究了微量钪对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织性能的影响,钪在铝合金中主要以2种形式的化合物存在,一种是合金凝固时从熔体中析出的一次Al3（Sc,Zr）相,另一种是合金铸锭均匀化时析出的二次Al3（Sc,Zr）相,前者是α（Al）晶粒细化剂,有效细化铸态晶粒,而二次Al3（Sc,Zr）粒子强烈钉扎晶粒内位错及亚晶界,有效阻止热轧、退火或固溶处理过程中合金再结晶.钪是产生强烈析出强化效应的合金元素,含0.30%Sc的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的抗拉强度和延性显著高于不加钪的铝合金.     

6005A铝合金激光-MIG复合焊接对板厚的工艺适应性

针对6005A铝合金激光-MIG复合焊接工艺适应性,研究了不同板厚条件下,焊接工艺对气孔缺陷、接头组织和力学性能的影响。实验表明,激光-MIG复合焊接对板厚具有良好的工艺适应性,适合焊接4~16 mm厚的6005A铝合金;6005A铝合金激光-MIG焊接工艺在采用单道焊一次成形的情况下有利于气孔的溢出,工艺适应性更优;针对不同板厚,应严格控制激光-MIG复合焊接对母材的热作用,减小焊接接头热影响区的宽度,从而提高其工艺适应性。     

6005A-5083异种铝合金激光-MIG复合焊接

采用激光-MIG复合焊接方法对高速列车用6005A-5083异种铝合金进行焊接,分析焊接接头的显微组织及力学性能。研究结果表明,焊缝组织对异种铝合金材料的适应性良好,靠近5083铝合金的焊缝微观组织与靠近6005A铝合金的焊缝微观组织特征相同;5083铝合金与6005A铝合金的硬度分布有明显差别,5083铝合金的热影响区宽1 mm,6005A铝合金的热影响区宽10.5 mm,6005A铝合金热影响区的软化区是整个接头硬度最低的部位;接头平均抗拉强度225 MPa,拉伸试样在6005A铝合金热影响区的软化区发生断裂;接头抗弯性能良好;6005A铝合金的热影响区冲击功最高,焊缝的冲击功最低。     

随焊旋转挤压对铝合金焊接接头组织和性能的影响

随焊旋转挤压是一种能够控制薄壁结构焊接应力和变形的新方法,这种方法同时能改善焊接接头的微观组织和力学性能.对2A12T4铝合金焊接接头的金相观察表明,随焊旋转挤压焊缝区晶粒明显细化,组织更加致密,气孔等缺陷大大减少.拉伸和三点弯曲试验结果表明,随焊旋转挤压之后焊接接头的抗拉强度、抗弯强度等力学性能得到不同程度的提高.由于薄弱的焊趾部位得到强化,部分试件的裂纹萌生部位由焊趾转移到焊缝.     

7A52铝合金单双丝焊工艺对比分析

采用ER5356焊丝对7A52铝合金厚板进行单、双丝气体保护焊工艺对比。对单双丝焊焊接接头的变形、显微组织、焊缝硬度和拉伸性能进行了试验分析。结果表明,双丝焊焊接接头变形小;双丝焊焊缝与单丝焊焊缝相比,组织更为细小致密,热影响区较窄;焊缝区硬度高于单丝焊焊缝;焊缝抗拉强度比单丝焊焊缝提高了7．7％。由能谱分析得知采用双丝焊工艺可抑制锌的挥发。     

焊接电流对2A12铝合金接头组织及性能的影响

通过组织观察、拉伸试验和硬度试验,研究了焊接电流对2A12铝合金焊接接头显微组织及力学性能的影响。结果表明,随焊接电流的增加,焊缝显微组织均为α-Al固溶体加S析出相,且焊接接头抗拉强度先增大后减小,焊缝区硬度最低,接头断裂均发生在焊缝区。焊接电流为45 A时,焊接接头性能最好。     

Effects of minor Sc on microstructure and mechanical properties of Al-Zn-Mg-Zr alloy welded joint

Two kinds of AI-6.0Zn-2.0Mg-0.12Zr and AI-6.0Zn-2.0Mg-0.2Sc-0.12Zr alloy plates were prepared by ingot-metallurgy. The alloy plates with 3 mm thickness were welded by argon shield welding method, and the mechanical properties and microstructures of the two welded joints filled with AI-Mg-Sc welding wire were studied comparatively. The results show that firstly, minor Sc can raise the mechanical properties of the Al-Zn-Mg-Zr base alloy greatly. The reason for the increment is the fine grain strengthening, precipitation strengthening and the substructure strengthening caused by Al3（Sc, Zr）. Secondly, η phase （MgZn2） and grain size in the heat-affected zone of the alloy without Sc become coarse obviously, the η＇ phase （MgZn2） in the heat-affected zone of the alloy with Sc becomes coarse also, but the grain size has no visible change. Al3（Sc, Zr） particles are rather stable and can inhibit the movement of dislocation/land sub-grain boundaries, overaging softening is not serious. Thirdly, adding minor Sc can raise the strength of welded joint remarkably, the tensile strength of alloy with Sc increases from 395 MPa to 447 MPa and the welding coefficient increases from 0.7 to 0.8 as well. The reason for the high strength of welded joint with Sc addition is the fine grain strengthening, precipitation strengthening and the increasing of resistance to thermal cycling softening caused by Al3（Sc, Zr）.