焊接参数对AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响

研究了板厚为6mm的AZ31镁合金搅拌摩擦焊工艺,并对接头的断裂机制进行了考查。在转速为1000r/min,焊接速度为60～300mm/min条件下获得表面平整,无缺陷的焊缝。与母材相比,搅拌区的晶粒得到明显细化。随焊接速度增加,搅拌区的晶粒尺寸减小。搅拌区的硬度高于其他区域。焊接速度为150mm/min时,接头拉伸强度最高,达到母材的92.7%。断裂多发生在热影响区,热影响区晶粒粗大且分布不均,显微硬度最低,是焊接接头的薄弱环节。     

激光-电弧复合焊接AZ31B/ZM5异种镁合金组织及性能分析

采用低功率激光-电弧复合焊对变形镁合金AZ31B与铸造镁合金ZM5进行焊接,利用光学显微镜、显微硬度仪和万用力学试验机等对异种镁合金接头的组织特征、元素分布和力学性能进行研究。结果表明:在940 W激光功率,110 A电弧电流,880 mm/min焊接速度,15 L/min保护气流量时可获得成形良好的接头;接头AZ31B侧的热影响区宽度小于ZM5侧的,焊缝晶粒呈细小等轴树枝晶形貌、由α-Mg和β-Mg17Al12两相组成;接头元素分布Al含量呈阶梯分布,ZM5焊缝AZ31B;接头显微硬度从AZ31B至ZM5逐渐升高,硬度最低处为AZ31B热影响区,最高处为ZM5部分熔化区;接头抗拉强度高于ZM5母材,断裂于ZM5母材处。     

搅拌摩擦焊焊接速度对AZ31镁合金焊接接头性能的影响

选用单板搅拌摩擦焊方法对AZ31镁合金进行焊接试验,利用光学显微分析、微观硬度分析、拉伸性能测试等方法,对焊接接头的微观组织和力学性能进行研究。结果表明,搅拌摩擦焊对AZ31镁合金焊接接头有明显的细化晶粒效果,且焊缝区硬度分布也随晶粒尺寸的降低而呈逐渐升高的趋势。经搅拌摩擦焊后,AZ31镁合金抗拉强度明显提高。     

石墨烯增强镁合金钨极氩弧焊接接头性能

通过活性钨极氩弧焊接将石墨烯纳米片溶入AZ31镁合金中,制得石墨烯/AZ31镁合金复合焊接接头。研究石墨烯加入量对复合焊接接头组织和性能的影响。结果表明:石墨烯纳米片在Marangoni逆流的运载和电磁力的搅拌作用下,均匀分布在AZ31镁合金基体中。均匀分散的石墨烯纳米片有效地细化镁合金的晶粒组织,并显著提高其接头的力学性能。所有试样中,4~#石墨烯/AZ31镁合金复合接头的晶粒尺寸最小(约19.8μm),力学性能最优,其极限拉伸强度和显微硬度为198 MPa和68.9 HV,约为未添加石墨烯纳米片AZ31镁合金接头的190.4%和130%,同时,接头的韧性也达到最佳。因此,石墨烯纳米片的添加量在1.41%左右时,能获得性能最好的石墨烯/AZ31镁合金复合接头。     

AZ31B镁合金搅拌摩擦焊接头的组织与性能

对我国航天工业中常用的6.6 mm厚的AZ31B镁合金进行了搅拌摩擦焊试验,获得了型面良好、表面质量光滑、检测无缺陷的焊接接头。对比分析了镁合金在不同工艺参数下的焊接接头拉伸、硬度以及断裂等力学性能;同时,研究了AZ31B镁合金搅拌摩擦焊在不同区域的显微组织结构。结果表明,焊接接头抗拉强度达到250 MPa,为母材的89.3%,焊接接头硬度大于母材硬度,接头断裂位置位于前进边热力影响区附近;焊核区晶粒大小均匀,热力影响区晶粒大小不一,存在焊核区塑性流动和搅拌头的转动双重作用结构,从而论证了航天AZ31B镁合金搅拌摩擦焊的可行性。     

AZ61镁合金激光焊接接头的组织与性能

采用CO2激光焊接系统对AZ61镁合金材料进行焊接,研究两种不同焊接工艺条件下激光焊接接头的微观组织和化学成分的情况,并对焊接接头进行显微硬度测试和接头拉伸实验。结果表明:AZ61镁合金CO2激光焊接接头成形良好,焊缝区域晶粒明显细化,热影响区减小,焊缝区域主要由细小的-αMg相及(α Al12Mg17)等共晶体组成;焊缝的化学成分中铝含量明显高于母材,而镁含量则低于母材;合金成分铝的增加有利于焊缝区域晶粒细化和力学性能的提高。焊接接头区域的显微硬度和抗拉强度都高于母材,焊接接头具有良好的力学性能,说明CO2激光焊接是焊接AZ61镁合金材料的有效方法。     

铝/镁异种材料搅拌摩擦焊接头的组织演化与断裂行为研究

对1060铝和AZ31B镁合金进行异种材料搅拌摩擦对接焊试验,研究了接头的显微组织、织构分布和力学性能。结果表明:从焊核区中心至镁侧热力影响区,平均晶粒尺寸逐渐增大,再结晶分数和大角度晶界占比逐渐降低,微观织构从0001‖WD逐渐转变为0001‖TD。接头焊核区的显微硬度相较母材的增加,由于焊核区和镁侧热力影响区晶粒尺寸的差异,镁侧热力影响区/焊核区界面处显微硬度发生突变。接头的抗拉强度和伸长率分别为75.6 MPa和0.6%,接头的断裂位置为镁侧热力影响区/焊核区界面处,断裂方式为脆性断裂。     

AZ31合金TIG焊接工艺与组织性能研究

研究了焊接电流、焊接速度和氩气流量对AZ31合金TIG焊接接头力学性能与显微组织的影响。结果表明,当焊接电流为160A,焊接速度为4mm/s,氩气流量为10L/min时,焊接接头具有最佳的强度与塑性,焊接接头的抗拉强度达到母材的97%,屈服强度达到母材的98%。随着焊接热输入的增加,热影响区的平均晶粒尺寸增大,但是热影响区的宽度都比较窄,这可能与母材中弥散分布的第二相粒子有关。     

AZ31-O镁合金和6061-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的显微组织和力学性能(英文)

对3 mm厚的AZ31-O镁合金板和6061-T6铝合金板进行异种材料搅拌摩擦焊。实验中搅拌针的旋转速度为600~1400 r/min,前进速度为20~60 mm/min。结果表明,在旋转速度1000 r/min、前进速度40 mm/min的工艺条件下,可以获得无缺陷的焊接接头。组织观察发现搅拌区的晶粒尺寸要比基材区的明显小很多。在搅拌区形成了复杂的金属流动。显微硬度测试表明搅拌区的硬度分别是不均匀的。拉伸实验结果表明,接头的拉伸强度约为基材AZ31镁合金的76%,或6061铝合金的60%。接头拉伸断口SEM形貌观察表明为脆性断裂。     

搅拌摩擦加工工艺对AZ31镁合金显微组织与拉伸性能的影响

利用搅拌摩擦加工技术,研究了不同工艺对AZ31镁合金显微组织和拉伸性能的影响。结果表明:当进给速度为200、400 mm/min、搅拌针转速低于1000r/min时,AZ31镁合金的显微组织由于发生动态再结晶,获得了均匀细小的等轴晶,平均晶粒尺寸小于7μm。随着搅拌针转速提高,该合金显微组织不断粗化。与母材相比,经搅拌摩擦加工后,AZ31镁合金的应变强化效应明显增强,塑性明显提高,但屈服强度有所降低。采用搅拌速度600 r/min、进给速度400mm/min,工艺FSP处理后,该合金获得了最佳的综合力学性能。     

体育器材用镁合金/铝合金异质FSW接头的疲劳性能研究

以单面对接方式,进行了体育器材用AZ31镁合金与7005铝合金的异质搅拌摩擦焊接(FSW)实验,并进行了接头的显微组织、疲劳性能测试与分析。结果表明,该异质FSW接头的疲劳断裂位于焊缝处;在0.65σb应力加载级别时,异质FSW接头的疲劳寿命分别是AZ31镁合金母材的50%、7005铝合金母材的38%。     

搅拌摩擦焊工艺对AZ31合金组织性能的影响

研究了焊接速度、搅拌头转速对AZ31合金搅拌摩擦焊接头显微组织和力学性能的影响,分析了焊接工艺参数的作用机理。结果表明,焊接速度过低(250 mm/min)或者搅拌头转速过高(650、700 r/min),焊核区的条带区中都会产生孔洞缺陷。随着焊接速度的增加,焊核区和热影响区的晶粒尺寸都呈现逐渐减小的趋势,合金的抗拉强度和断后伸长率都表现为先升高后降低的趋势。随着搅拌头转速的增加,焊核区和热影响区的晶粒尺寸都呈现逐渐增加的趋势,合金的抗拉强度和断后伸长率呈现先增加后减小的趋势。AZ31合金适宜的搅拌摩擦焊工艺为焊接速度400 r/min、搅拌头转速550 r/min,此时搅拌摩擦焊接头的抗拉强度和断后伸长率分别为202 MPa和5.0%,断裂位置位于后退侧热影响区。     

AZ31镁合金搅拌摩擦对接焊接头性能及组织分析

在特定的工艺参数下通过搅拌摩擦焊对AZ31镁合金进行对接焊。借助光学显微镜、万能拉伸机、扫描电镜研究了试样的显微组织和焊接速度对接头性能的影响。结果表明:当旋转速度为1200 r/min,其他参数固定时,焊接速度在60~80 mm/min范围变化,可以得到成型美观、性能良好的对接接头,但是,当焊接速度为42 mm/min时,在前进侧出现隧道型孔洞缺陷;随着焊接速度的增加,焊核区晶粒尺寸减小;当转速为1200 r/min,焊接速度为60 mm/min时,抗拉强度达到最大值222.6 MPa,焊缝强度达到母材的88.9%;焊缝的整体断裂形式是由解理断裂和韧性断裂组成的混合型断裂。     

异种镁合金激光焊接接头分析

采用CO2激光对三种镁合金AZ31、NZ30K、ZK60进行焊接,并通过光学显微镜、扫描电镜、能谱仪及拉伸试验机对其焊接接头的微观组织和力学性能进行了分析和测试。结果表明,异种镁合金采用激光焊接均能得到良好的焊缝,其焊接接头的抗拉强度均小于母材的抗拉强度。元素分析表明,接头熔合区均存在明显的元素浓度梯度分布。     

AZ31镁合金脉冲MIG焊接头深冷工艺研究

采用与母材同质、直径1.2 mm的焊丝进行AZ31镁合金脉冲MIG焊工艺试验,并对AZ31镁合金焊接接头分别进行了100,-140,-180℃保温6 h的深冷处理工艺试验;采用超景深显微镜观测、分析了深冷处理焊接接头微观组织。研究结果表明,未深冷处理焊接接头最大晶粒尺寸为400μm;-100℃深冷6 h的最大晶粒尺寸为100μm;在-140℃深冷6 h最大晶粒尺寸为50μm;-180℃深冷6 h最大晶粒尺寸为60μm。深冷处理后的焊接接头晶粒变小,镁合金脉冲MIG焊焊接接头强化的最佳深冷处理工艺为-140℃深冷6 h。     

汽车用AZ31镁合金与6061铝合金的异质搅拌摩擦焊工艺研究

采用适当的焊接工艺,实现了汽车用AZ31镁合金与6061铝合金异质金属间的对接搅拌摩擦焊,并进行了显微组织、物相组成和力学性能的测试与分析。结果表明,该异质搅拌摩擦焊接头具有较佳的力学性能,接头的室温抗拉强度为243 MPa,是AZ31母材的93.8%、6061母材的78.4%;接头的室温伸长率为8.5%,是AZ31母材的89.5%、6061母材的70.8%。     

GTAW焊接AZ31B镁合金管状T型接头微观组织和硬度分析

采用光学金相显微镜研究了GTAW焊接AZ31B镁合金管状T型接头的微观组织和缺陷,采用V-1000型维氏硬度计检测了焊缝横截面的显微硬度分布。结果表明,焊缝存在的主要缺陷为气孔,气体来源于母材表面吸附水分中的H元素;焊接接头不同区域的晶粒尺寸是决定其微观硬度值的主要因素,不同区域晶粒尺寸排列大小为热影响区(HAZ)母材(BM)焊缝区(WZ),对应的显微硬度大小排列顺序为WZBMHAZ。     

镁合金AZ31搅拌摩擦焊接头的微观组织

采用搅拌摩擦焊接法焊接了镁合金AZ31, 研究了焊接参数对焊接接头微观组织和显微硬度的影响. 结果表明 焊接接头成形良好, 焊缝没有气孔、裂纹和夹渣, 焊缝区的显微硬度比母材稍有降低, 但降低幅度不大.     

AZ31镁合金激光焊件的力学性能和应力腐蚀行为

采用Nd-YAG激光对AZ31 HP镁合金进行激光自熔焊接。显微组织分析表明,使用或不使用填料（焊料）AZ61镁合金得到的激光焊接接头的平均晶粒尺寸大约为12μm,显微硬度和拉伸强度与母材相近。然而,慢应变速率拉伸表明,在ASTM D1384溶液中两种焊接接头的抗应力腐蚀性能比母材略差。可观察到应力腐蚀裂纹在焊缝金属萌生并向热影响区（HAZ）扩展。然而,在以AZ61镁合金为填料（焊料）获得的焊接接头中,观察到裂纹起源及扩展出现在热影响区（HAZ）。在慢应变速率拉伸试验中,由于试样表面暴露在腐蚀环境中,在氢氧化镁/氧化镁层形成局部损伤,从而导致应力腐蚀裂纹的生成。     

镁合金厚板载流搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能

采用载流搅拌摩擦焊方法进行20 mm厚AZ31B镁合金厚板的单面单道次对接焊实验,并测试和分析接头内部缺陷、金相组织、物相组成和力学性能。结果表明:该方法可以使镁合金厚板获得较佳质量的焊接接头;接头焊核区由α-Mg相组成且晶粒显著细化;接头系数达94.5%,接头正弯强度、背弯强度和冲击吸收功分别达到母材的122.5%、103.8%、168%;接头硬度最低值位于前进侧热影响区。