2195铝锂合金摩擦搅拌焊接头组织与腐蚀行为

研究了5 mm厚度2195-T8铝锂合金板材摩擦搅拌焊(FSW)接头不同位置的显微组织、腐蚀电化学行为以及在晶间腐蚀介质中的腐蚀特征. 结果表明,母材为纤维状晶粒组织,而焊核区为晶粒尺寸小于10 μm的完全再结晶组织. 2195-T8铝锂合金母材时效强化相为T1相(Al₂CuLi)和θ'相(Al₂Cu),热力影响区大部分T1相和全部θ'相已重新溶解至基体中,而焊核区所有T1相和θ'相均重新溶解. 从母材至焊核区,电位逐渐增加,相应地FSW接头上表面发生宏观平面电偶腐蚀,焊核区承担阴极电流,而母材部分则承担阳极电流. 在晶间腐蚀介质中,焊核区表面发生程度较轻的均匀腐蚀,母材部分发生深入基体内部的腐蚀.     

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。     

2195-T8铝锂合金板材摩擦搅拌焊接头组织与力学性能

采用圆柱状搅拌针及带螺纹圆柱状搅拌针,进行了5 mm厚度2195-T8铝锂合金板材的摩擦搅拌焊接,研究了旋转速度及焊接速度对接头拉伸性能的影响,并检测了接头组织。采用圆柱状搅拌针(旋转速度1000 r/min)进行焊接,当焊接速度不当时,产生贯穿焊缝的连续孔洞,导致接头强度较低。采用带螺纹圆柱状搅拌针进行焊接(焊接速度120 mm/min)时,可消除上述孔洞缺陷,且随旋转速度由700 r/min增加至1100 r/min,接头强度增加。焊核区晶粒发生再结晶,但晶粒尺寸分布不均匀;从焊核区顶部至底部,晶粒尺寸降低;紧邻热机影响区的焊核区晶粒尺寸小于中心焊核区。焊核区T1 (Al₂CuLi)相和q￠ (Al₂Cu)相完全溶解,而热机影响区所有q￠相及大部分T1相溶解。另外,在焊核心区形成较多位错。     

2195-T6铝锂合金搅拌摩擦焊接头微观组织结构与力学性能

采用搅拌摩擦焊对2 mm厚的2195-T6铝锂合金进行焊接,利用OM,SEM,EBSD等分析技术探讨焊接速度对接头组织结构与力学性能的影响. 结果表明,搅拌头转速为800 r/min、焊接速度在120 ~ 210 mm/min范围内,焊核区晶粒均较为细小,平均晶粒尺寸约为1 μm. 随着焊接速度的提高,大角度晶界含量增大,焊核区的{110}<110>织构和{011}<100>戈斯织构消失. 接头硬度的最低值均出现在后退侧热影响区,且在焊接速度为180 mm/min时,接头的抗拉强度与断后伸长率达到最大值,最大抗拉强度为467 MPa,约为母材的86.3%,此时断后伸长率为5.0%,断裂模式为韧性断裂,但断口呈现一定的脆性断裂特征.     

2195-T6铝锂合金搅拌摩擦焊接头微观组织结构与力学性能

采用冷源辅助搅拌摩擦焊对2 mm厚的HSn70-1锡黄铜进行对接焊接,并获得了无缺陷的焊接接头. 利用光学显微镜、电子背散射衍射、透射电子显微镜和拉伸试验,分析搅拌区的微观组织及其对强化机制和应变硬化行为的影响. 结果表明,干冰乙醇混合物的快速冷却作用不仅消除了热影响区,还抑制了搅拌区的位错回复和晶粒长大. 搅拌区呈现具有较高位错密度的超细晶结构,搅拌区的抗拉强度为486 MPa,比母材提高了53.8%,断后伸长率也达到了30%,搅拌区屈服强度较母材提高了47.1%,其强化机制主要为固溶强化和晶界强化,但搅拌区的应变硬化行为主要受晶粒尺寸和位错密度的影响. 由拉伸过程中产生的纳米尺度变形孪晶可协调塑性变形,并有效缓解应力集中,使搅拌区强度提高的同时仍具有良好的延展性.

     

热带海洋大气条件下2195铝锂合金搅拌摩擦焊接头腐蚀行为

摘要： 针对2195铝锂合金暴露在热带海洋大气条件下的服役,通过金相观察、透射电镜(TEM)观察、腐蚀形貌观察及力学性能测试研究其腐蚀行为。结果表明,热影响区腐蚀较焊缝强烈,这是由于热影响区存在T1相,焊缝不存在T1相;焊接件腐蚀的主要形式为剥落腐蚀;暴露3个月后,焊件出现起皮现象;暴露6个月后,腐蚀坑面积扩大,连接成腐蚀带,同时腐蚀坑开始变深,焊接件的拉伸性能明显降低;12个月后腐蚀坑深度达到22.7 μm,接头抗拉强度与断后伸长率均明显下降,由暴露3个月的449.45 MPa降低到暴露12个月的373.25 MPa,断后伸长率由11.254%降低到7.756%;在腐蚀过程中,焊缝的腐蚀坑最深处深度变化速率保持稳定,约为5 μm/月。 创新点： 通过暴露在真实热带海洋大气条件下的腐蚀试验,研究2195铝锂合金FSW接头的腐蚀行为及其力学性能的变化过程,为该接头在特定环境下的使用提供参考。     

工艺参数对2195铝锂合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

文中采用不同搅拌摩擦焊工艺对2195铝锂合金的可焊性进行了研究.结果表明,接头抗拉强度随旋转频率的提高先增后减,随焊接速度的提高先增后减.当旋转频率为600 r/min、焊接速度为200 mm/min时,接头抗拉强度最高,为432.8 MPa,是母材强度的77.3%.接头区域的硬度低于母材.热影响区内临近HAZ/TMAZ界面的区域是整个接头中软化程度最大的区域.根据热输入的变化,断裂方式可以分为两种:模式1:断裂发生在热影响区,呈现塑性断裂特征,断口特征为等轴韧窝;模式2:断裂发生在焊核区,断裂方式为韧-脆混合型断裂.     

2195铝锂合金搅拌摩擦焊工艺

试验研究了8 mm厚2195-T8铝锂合金板材搅拌摩擦焊工艺,分析了不同搅拌针结构设计对焊缝内部质量的影响,研究了工艺参数对接头表面成形的影响,测试了接头的力学性能。结果表明,使用圆锥螺纹+三个斜面结构的搅拌针焊接,接头内部质量更好;在室温和低温(-196 ℃)条件下,接头抗拉强度和断后伸长率都呈现出随焊接速度的增加先增加后减少的趋势,当焊接速度为100 mm/min时,室温和低温(-196 ℃)下接头抗拉强度、断后伸长率都达到最高值,接头抗拉强度分别为428 MPa,538 MPa,断后伸长率分别为4.9%,7.4%;接头断裂位置位于热影响区,断口呈45°剪切断裂,断裂部位有明显颈缩。     

2099铝锂合金搅拌摩擦焊接头的微观组织

通过显微硬度测试、金相观察、EBSD和透射电镜观察等手段研究T83态2099铝锂合金挤压型材搅拌摩擦焊(FSW)焊缝的微观组织和硬度分布。结果表明:基材呈部分再结晶组织,主要析出相为T1相和δ′相,存在{112}111铜型、S织构和立方织构。焊接区域的晶粒尺寸均小于基材,且该区域在焊接过程中基材的原有析出相发生溶解后重新析出细小的δ′相。焊缝区的硬度由于晶粒尺寸和析出相的变化整体下降,呈W型分布,热机械影响区的硬度最低。热机械影响区和热影响区分别以{112}110织构和{112}111铜型织构为主,且都存在较弱的{001}120再结晶织构。焊核区发生动态再结晶,存在大量旋转立方织构。     

铝锂合金机器人搅拌摩擦焊接头组织和性能

为降低焊接压力以适应机器人搅拌摩擦焊接的需求,采用小尺寸轴肩,在较低焊接载荷下进行搅拌摩擦焊接试验.?以单位面积焊缝热输入相同为控制原则,研究了搅拌头轴肩尺寸对2?mm厚2060-T8铝锂合金搅拌摩擦焊接过程压力、焊缝成形、接头微观组织及力学性能的影响.?结果表明,随着搅拌头轴肩尺寸的减小,所需焊接压力呈非线性下降,且...     

异种铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织及性能研究

采用搅拌摩擦焊方式对2 mm厚C24S和2198异种铝锂合金进行了焊接,并对接头的宏观形貌、微观组织及力学性能进行分析。结果表明:焊核区晶粒为细小的等轴晶,其晶粒随焊接速度的增大而逐渐细化,而随旋转速度的提高而发生粗化;接头两侧有较明显的软化现象,返回边的软化程度不如前进边;旋转速度为900 r/min时,接头强度随焊接速度的增加而逐渐增大;焊接速度为90 mm/min时,接头强度随旋转速度的升高先升高后降低,在旋转速度为800r/min时,接头抗拉强度达到最大,为373 MPa,达到2198铝锂合金母材强度的80.7%。     

2195铝锂合金VPTIG焊接头组织性能

采用VPTIG焊方法对2195铝锂合金薄板进行焊接,分别对接头的宏观形貌、显微组织及力学性能进行分析。结果表明:VPTIG焊方法焊接2195铝锂合金薄板的效果良好,焊缝金属组织为细小等轴晶,热影响区晶粒略有长大,熔合区存在明显的细晶区;焊接接头平均强度达到373 MPa,接头系数约为66%。     

1420铝锂合金搅拌摩擦焊接力学性能

针对厚度为2.8 mm的1420铝锂合金进行搅拌摩擦焊接研究,了解搅拌摩擦焊工艺参数对接头组织和性能影响.结果表明,在优化焊接参数条件下,1420铝锂合金的搅拌摩擦焊接头抗拉强度和断后伸长率均能够达到母材的90%,并且较大的焊接热输入有利于进一步提高搅拌摩擦焊接头的强度系数.通过拉伸断口扫描及显微硬度观察,1420铝锂合金搅拌摩擦焊接头拉伸断口主要为准解理和韧窝断裂的复合断口,对比各个区域的显微硬度,焊缝区域硬度高于母材,且后退侧热力影响区硬度最高,而且搅拌摩擦焊接头中存在典型的"S"线特征.     

铝锂合金板材摩擦搅拌焊接头组织与力学性能（英文）

采用圆柱状搅拌针及带螺纹圆柱状搅拌针,进行了5mm厚度2195-T8铝锂合金板材的摩擦搅拌焊接,研究了旋转速度及焊接速度对接头拉伸性能的影响,并检测了接头组织。结果表明,采用圆柱状搅拌针(旋转速度1000r/min)进行焊接,当焊接速度不当时,产生贯穿焊缝的连续孔洞,导致接头强度较低。采用带螺纹圆柱状搅拌针进行焊接(焊接速度120mm/min)时,可消除上述孔洞缺陷,且随旋转速度由700r/min增加至1100r/min时,接头强度增大。焊核区晶粒发生再结晶,但晶粒尺寸分布不均匀。焊核区T1(Al_2CuLi)相和θ’(Al_2Cu)相完全溶解,而热机影响区所有θ’相及大部分T1相溶解。另外,在焊核心区形成较多位错。     

2195铝锂合金的搅拌摩擦焊塑性流变研究

采用2195铝锂合金作为母材金属,铜粉作为标识材料,将铜粉夹在工件结合面处,用铜被搅拌后留下的轨迹来模拟搅拌摩擦焊的塑性流线。通过对焊后试件各不同界面上铜颗粒的形态及流向的分析,得出结论:在搅拌头前部,材料从前进侧流向后退侧,前进侧受挤,后退侧受剪;在搅拌头后部,材料从后退侧流向前进侧,后退侧受挤,前进侧受剪;同时还发现了铜颗粒聚集在试件的中间层,本文对此现象进行了分析。     

铝锂合金搅拌摩擦焊接接头的组织与力学性能

针对铝锂合金Al-Li-S-4进行对接搅拌摩擦焊,通过拉伸试验、微观组织观察、硬度测试等手段考察了铝锂合金对接接头的搅拌摩擦焊性能。结果发现,随着工艺参数热输入量R(转速/焊速)的增加,接头力学性能包括抗拉强度、伸长率等逐渐下降,当R10时,下降趋势更加明显。R=1.5时其抗拉强度达到母材的83%。同时,热输入量的增大造成了微观组织的变化。材料的流动性增强,焊核区和热机影响区的界限变得模糊,晶粒更加粗大。硬度测试表明,接头区域的硬度低于母材,并且随着热输入量的增大,接头受到热循环影响的软化区域变宽,力学性能受到影响。     

2099铝锂合金搅拌摩擦焊接接头微观组织研究

通过显微硬度测试、金相观察、EBSD和透射电镜观察等手段研究T83态2099铝锂合金挤压型材FSW焊缝的微观组织和硬度分布。结果表明：焊缝区的硬度分布呈W型,热机械影响区的硬度最低。基材呈部分再结晶组织,主要析出相为T1相和δ′相,存在{112}<111>铜型、S织构和立方织构。焊接区域的晶粒尺寸均小于基材,且该区域在焊接过程中基材的原有析出相发生溶解后重新析出细小的δ′相。焊核区发生动态再结晶,存在大量旋转立方织构。热机械影响区和热影响区分别以{112}<110>织构和{112}<111>铜型织构为主,且都存在较弱的{001}<120>再结晶织构。     

2195铝锂合金焊接技术研究进展

文中阐述了2195铝锂合金在焊接过程中存在的接头软化、易产生气孔和裂纹三类问题,综述了2195铝锂合金在TIG焊、MIG焊、搅拌摩擦焊、激光焊及电子束焊中的研究现状,尤其是介绍了焊接工艺对焊接接头微观组织与力学性能的影响,并对2195铝锂合金焊接技术研究未来的发展趋势进行了展望。     

5A90铝锂合金搅拌摩擦搭接焊接头组织与性能分析

以1.5 mm的5A90铝锂合金薄板为研究对象,进行搅拌摩擦搭接焊试验研究。结果表明:搭接接头焊核区内发生动态再结晶,生成细小的等轴晶粒,热机影响区在搅拌摩擦作用下晶粒发生变形,热影响区在热循环作用下晶粒粗化。板材厚度方向的金属流动行为导致了搭接界面迁移,随着轴肩下压量的增加,最大迁移高度增加。显微硬度测试表明,母材区硬度最高,热机影响区和热影响区硬度下降,焊核区硬度上升。     

焊接速度对铝锂合金搅拌摩擦焊接头断裂特性的影响

对铝锂合金搅拌摩擦焊接头断裂模式随焊接速度提高的变化规律进行了深入的研究。断口实验结果表明 ,在焊接速度低于υ =10 0mm/min时 ,接头断裂模式为沿晶 +穿晶混合型断裂 ;焊接速度提高到υ =2 0 0mm/min时 ,接头断裂模式为韧脆混合型断裂 ;当υ >2 0 0mm/min时 ,随着焊接速度的提高 ,接头断口形貌由存在部分塑性断裂特征变化到完全为脆性断裂特征 ,但接头整体断裂模式为沿晶 +穿晶混合型断裂。力学性能测试结果表明 ,随着焊接速度的提高 ,延伸率先增加 ,并在υ =2 0 0mm/min时达到最大值 ,继续提高焊接速度 ,延伸率下降。