AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳裂纹扩展行为

文中研究了AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头的腐蚀疲劳裂纹扩展行为。结果表明,在1% NaCl溶液(质量分数)中,AZ31镁合金接头各区域的腐蚀疲劳裂纹扩展门槛值和强度均低于在空气环境中的结果,但裂纹扩展速度较高。在空气环境下,在裂纹扩展起始阶段,母材区域门槛值最低,裂纹最容易扩展,而在裂纹稳定扩展区域,焊核区域的裂纹扩展速率最快,为da/dN = 7.80×10-6(ΔK)2.78,前进侧热力影响区的裂纹扩展速率最慢,为da/dN = 1.94×10-5(ΔK)1.73。在腐蚀疲劳环境下,母材区域的门槛值最小,最容易发生扩展行为,进入稳定扩展阶段时,后退侧热力影响区扩展最快,为da/dN =3.12×10-4(ΔK)1.71,焊核区域扩展最慢,为da/dN = 2.78×10-4(ΔK)1.50。AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头各区域的腐蚀疲劳裂纹扩展机理主要是裂纹尖端的阳极溶解和氢脆机理。裂纹扩展路径曲折复杂,裂纹中部发现裂纹“闭环”和分叉形貌,裂纹尾部细小,出现裂纹“跳跃”情况,裂纹尖端附近的施密特因子分布不均匀,裂纹尖端附近的组织整体呈现较软的取向,裂纹总是沿着易于滑移的软取向组织扩展。     

AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头腐蚀行为

系统的研究了AZ31镁合金搅拌摩擦焊焊接接头在NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,AZ31镁合金搅拌摩擦焊焊缝的腐蚀电位和母材相近,而母材的腐蚀电流密度为0.45 m A·cm~(-2),焊缝的为1.63 m A·cm-2,后者是前者的近4倍。由于焊接接头的焊缝区受到晶粒尺寸及β相析出的影响,导致焊缝耐蚀性能比较差,腐蚀最先从焊缝区域产生。腐蚀初期母材的抗腐蚀能力比焊缝的抗腐蚀能力强,但当焊缝区域进入自保护状态时,母材腐蚀速率将大于焊缝区域。     

AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头力学性能

成功实现了2．5mn厚AZ31镁合金的搅拌摩擦焊接。焊接参数的选择决定接头的力学性能，通过拉伸和弯曲试验，分析了焊接参数的选择对接头性能的影响。试验结果表明，当焊接速度为75～150mm／min，旋转速度为900～l500r／min之间时，可以得到性能好的接头。为简化焊接参数的选择，同时考虑焊接速度和旋转速度的相互影响。提出一个新的评定参数R/ε，即单位长度上的旋转次数，并分析R/v与接头性能之间的关系。结果表明，iv R/r=8～15时，接头性能良好，可知，当焊接速度和旋转速度的选择在一个比较合理的范围时，R／v可以作为搅拌摩擦焊接参数选择的依据。     

AZ31镁合金双面对称搅拌摩擦焊接头疲劳性能

针对搅拌摩擦单面焊两侧热输入不均匀性导致疲劳强度低的问题,采用双面对称搅拌摩擦焊方法对10 mm厚的AZ31镁合金板材进行焊接,并研究其疲劳性能. 结果表明,双面对称搅拌摩擦焊接头的屈服强度为130 MPa,与单面焊的屈服强度123 MPa相比提高了5%;其疲劳极限为88 MPa,比单面焊接头的50 MPa提高了76%;双面对称接头疲劳裂纹萌生在上/下侧的前进侧位置,并跨越上/下侧焊缝交界面,最终在下/上侧焊缝的后退侧RS区域瞬断,其疲劳断口均为以解理特征为主的脆性断裂. 双面对称焊接头其中一面应变范围与单面搅拌摩擦焊的应变较高的后退侧接近. 通过双面搅拌摩擦焊接的镁合金接头疲劳强度得到了大幅度提升,疲劳寿命得到了延长.     

AZ31镁合金双面对称搅拌摩擦焊接头疲劳性能

试验选用ZK61, AZ31, AZ61和AZ91镁合金进行焊接凝固裂纹敏感性的分析. 首先进行了双速模式下的横向移动裂纹敏感性试验,获得了4种镁合金的临界横向移动速度,并对凝固裂纹敏感性进行了评估和排序：ZK61 > AZ31 > AZ61 > AZ91,与单速模式试验结果以及基于│dT/d(f_S)^1/2│_max作为裂纹敏感指数得到的计算预测结果一致,验证了双速模式的横向移动裂纹敏感性试验用于评估镁合金凝固裂纹敏感性的有效性.凝固裂纹尖端及周边存在液相回填特征,ZK61镁合金的晶间回填液相呈非连续状且回填通道较窄,难以起到愈合裂纹效果,增大了凝固裂纹敏感性;AZ91镁合金液相回填通道宽度最大,有利于晶间液相回填,降低了凝固裂纹敏感性.     

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.     

AZ31B镁合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

对挤压态变形镁合金AZ31B进行搅拌摩擦焊连接。实验结果表明，可获得优质的焊接接头，接头抗拉强度可达母材的92．4％，但适当的工艺参数选择范围较窄。对焊缝的端面微观组织特征分析发现：焊核与母材组织差异极大．焊核区形成细小、均匀的再结晶组织，热力影响区呈层状分布且较宽，热影响区晶粒存在不明显的部分再结晶长大。前进侧热力影响区氧化物、杂质富集层的存在和应力集中是造成接头力学性能下降的主要原因。     

搅拌头转速对AZ31镁合金厚板搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

选用9.8 mm厚AZ31镁合金进行搅拌摩擦焊对接试验,探究搅拌头转速对焊接接头力学性能和表面成型的影响。结果表明,接头的力学性能随搅拌头转速的增加呈先增大后减小的趋势。过低的搅拌头转速会造成热输入不足,产生隧道缺陷,降低接头力学性能;搅拌头转速过高会造成热输入过大,也会降低接头的力学性能。当选择转速800r/min,焊接速度180 mm/min时,接头力学性能最好,拉伸断口呈韧性断裂,无缺陷。     

AZ31B镁合金焊接接头的疲劳裂纹扩展行为(英文)

对AZ31B 镁合金焊接接头和热影响区的疲劳裂纹扩展行为进行研究,分析了焊接接头[L-T(W)]和热影响区的紧凑拉伸试验[C(T)],其中热影响区的C(T)试验包括焊缝平行于挤压方向[T-L(H)] 和垂直于挤压方向 [L-T(H)]两种。结果表明:对于L-T(W) 试样,裂纹沿挤压方向扩展,裂纹扩展经历先快后慢的扩展过程;T-L(H) 试样裂纹平行于缺口方向扩展,L-T(H)试样裂纹为平行于缺口方向和与缺口成一定角度两种扩展方向,裂纹扩展经历先慢后快的扩展过程。裂纹尖端扩展为穿晶和沿晶的混合模式,疲劳断口为准解理特征的脆性断口。     

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。     

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。     

AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头组织和冲击性能分析

采用搅拌摩擦焊方法对厚度为6 mm的AZ31镁合金轧制板进行对接焊,研究了其焊接接头的微观组织和冲击性能.结果表明:焊接接头的焊核区组织为细小、均匀的等轴晶,热影响区晶粒局部细化;焊接接头的冲击性能高于母材;其冲击断口虽均呈韧脆混合型,但焊核、热影响区的塑性断裂特征较母材明显.     

AZ31B镁合金水环境搅拌摩擦焊接研究

对比研究了AZ31B镁合金空气环境搅拌摩擦焊接(Friction Stir Welding,FSW)和水环境搅拌摩擦焊接(Submerged Friction Stir Welding,SFSW)接头的微观组织与力学性能。结果表明:SFSW接头焊核区为细小等轴状再结晶晶粒。随着焊接速度的增大,焊核区晶粒尺寸增大,显微硬度值降低。FSW接头表层处的显微组织比中心处粗大,且分布不均匀;而SFSW接头表层处的显微组织比中心处明显细小。FSW接头的表层硬度值低于中心处的硬度;而SFSW接头的表层硬度值高于中心处的硬度。当旋转速度为950r·min-1、焊接速度为75mm·min-1时,SFSW接头的抗拉强度值达到最大,为母材强度的72%,拉伸断口表现为解理断裂特征。     

AZ31镁合金疲劳裂纹扩展和过载效应

研究AZ31镁合金不同方向的力学性能、疲劳裂纹扩展行为和单峰过载效应以及载荷比对疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明：不同方向材料的抗拉强度相当,而屈服强度差别较大：不同方向疲劳裂纹扩展行为存在差异,是由于屈服强度不同所致,归一化后差别消失：当应力强度因子范围相同时,疲劳裂纹扩展速率随载荷比的降低而降低;单峰过载时,疲劳裂纹向前扩展一段距离并偏离原扩展方向,导致随后裂纹扩展迟滞,这是由于过载增大残余压应力和裂纹出现偏折的结果。     

AZ31镁合金搅拌摩擦点焊

研究了搅拌头旋转频率以及停留时间对AZ31镁合金搅拌摩擦点焊接头力学性能的影响.随着旋转频率的增大,不同搅拌针条件下,AZ31搅拌摩擦点焊接头的力学性能均呈现先增大后减小的趋势.随着停留时间的延长,AZ31搅拌摩擦点焊接头的力学性能先增大随后在一定范围内波动.结果表明,结合宽度是影响搅拌摩擦点焊接头力学性能的重要因素,...     

AZ31镁合金搅拌摩擦焊

研究了AZ31镁合金搅拌摩擦焊的焊缝成形、微观组织和力学性能.试验结果表明,随着旋转速度的增加,焊缝金属的塑性流动得到改善,孔洞消失;随着焊接速度的提高,焊核区晶体的动态再结晶得到抑制,晶粒被细化.最佳的工艺参数:旋转速度1 000 r/min,焊接速度45 mm/min,接头抗拉强度系数可达63.7％.     

AZ31镁合金搅拌摩擦点钎焊接头微观组织和力学性能

研究了几种钎料及硬质相(锌钎料、锡钎料及SiC硬质相颗粒)对镁合金搅拌摩擦点钎焊接头微观组织、剪切力及硬度分布的影响。结果表明,加入锌钎料时,钎料能充分与母材发生冶金反应,生成MgZn2硬质相,焊核区的硬质相阻碍了金属的塑性流动,且在钎焊区会形成较大的钎焊界面,焊接接头剪切力从3．5 kN提升到了5．8 kN,且焊接接头具有较高的硬度。     

搅拌摩擦焊接AZ31镁合金低周疲劳性能（英文）

作为新型大塑性变形技术,搅拌摩擦焊接技术(FSW)已成功应用于超细晶材料的制备。采用FSW对热轧态AZ31镁合金进行连接,对母材和FSW接头的低周疲劳性能进行了研究。结果表明:在疲劳和单轴拉伸测试过程中,焊合区与前进侧热机械影响区交界处为性能薄弱区域。FSWAZ31接头的低周疲劳寿命、屈服强度、抗拉强度以及断后延伸率均低于母材。AZ31镁合金疲劳测试过程中的主要变形机制为位错滑移,疲劳断口表面呈现出明显的疲劳纹。最终,发现母材和FSW接头低周疲劳行为符合Coffin-Manson和Basquin关系。     

AZ31镁合金搅拌摩擦胶接点焊接头组织和性能研究

提出搅拌摩擦胶接点焊(Bongding-FSSW)连接方法,并研究AZ31镁合金搅拌摩擦胶接点焊接头的组织和性能。结果表明,用密封胶进行胶接点焊,接头的抗拉伸剪切能力与FSSW接头相当,胶黏剂对搅拌摩擦点焊焊核的力学性能影响较小;使用高强粘结剂进行搅拌摩擦胶接点焊,接头的抗拉伸剪切性能明显优于单一的搅拌摩擦点焊、胶接接头的抗拉伸剪切性能;焊核区形成细小、均匀的等轴晶粒,而热机影响区和热影响区形成较为粗大的晶粒,且晶粒大小不均匀。     

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。