5mm厚铝合金双面搅拌摩擦焊接

对5mm厚的1050-H24铝合金板材进行了双面搅拌摩擦焊接(FSW)，重点研究了接头的拉伸性能和断裂部位及其影响因素。研究结果表明，一次焊接参数、二次焊接参数和焊接方向对双面FSW接头的拉伸性能和断裂部位有不同程度的影响。一次焊接参数的影响较小，而二次焊接参数的影响显著并且存在最佳取值。同向焊接的接头强度较高且断在前进侧(AS)或后退侧(RS)，而异向焊接的接头强度较低且只断在AS。在文中的试验条件下，1500r／min的旋转速度、400mm／min的二次焊速和同向焊接方式是最佳的工艺组合，接头最高强度达到母材强度的78％。     

5mm厚6063铝合金搅拌摩擦对焊焊缝组织分析

通过6063铝合全的搅拌摩擦焊试验,分析了其焊缝横截面组织的宏观形貌和金相图,并对焊缝进行横向拉伸性能试验.试验表明:带梯形螺纹的圆锥形搅拌针及凹端面搅拌头,能有效增加焊缝塑化材料的流动性,易于形成内部无缺陷的焊缝;焊缝横向组织可分为母材区、热影响区、热机影响区、焊核(动态再结晶区)等4个区域;焊核区塑性变形剧烈,组织为动态再结晶的细小等轴晶;热机影响区为回复晶粒组织,以大弯曲变形结构为特征;热影响区仅发生组织晶粒粗化现象,晶粒与母材相似,没有发生明显的塑性变形;各区之间的分界面明显,尤其是前进侧的焊核区与热机影响区的分界面,该分界面易于出现空洞和沟槽缺陷;焊接质量取决于诸多焊接工艺参数,可以通过工艺参数优化试验来找到最佳焊接参数匹配区间.     

DC铸造7085铝合金在均匀化过程中的组织演变（英文）

采用光学显微镜、扫描电镜、EDS能谱分析、DSC分析及X射线衍射等手段研究DC铸造7085铝合金均匀化态显微组织的演变。结果表明,7085铝合金的铸态组织中存在严重的枝晶偏析,晶界处存在大量的共晶显微组织及共晶相。共晶α(Al)+T(AlZnMgCu)显微组织在均匀化过程中逐渐溶入基体中。金属间相S(Al_2CuMg)沿共晶组织形成长大,并在460℃、24 h的均匀化处理下完全溶入基体中。7085铝合金的原始共晶结构的演变包括α+T共晶显微组织的溶解、T相向S相的转变及S相的溶解。最佳的均匀化制度为470℃、24 h。     

铝合金搅拌摩擦焊缝摩擦塞补焊组织与力学性能

对2219-T87铝合金搅拌摩擦焊缝进行摩擦塞补焊工艺试验,对塞补焊接头的焊缝成形、显微组织、显微硬度和抗拉强度进行了观察和测试,对拉伸断口进行了扫描电镜观察.结果表明,在7 500 r/min的焊接转速和40~55 kN的焊接压力下可获得无缺陷摩擦塞补焊接头;塞补焊接头沿垂直于搅拌焊缝方向的最大抗拉强度和断后伸长率分别可以达到336 MPa和8%,分别相当于母材抗拉强度和断后伸长率的73.9%和66.7%;在母材和塞棒之间的底部结合面是最薄弱的区域,如何控制该区域的结合强度是影响摩擦塞补焊接头拉伸性能的关键因素.     

6082铝合金摩擦搅拌焊缝和熔化极惰性气体保护焊缝电化学性能对比（英文）

利用动电位极化曲线,交流阻抗谱(EIS)和扫描电子显微镜(SEM)测试方法,在室温0.2 mol/L NaHSO_3和0.6 mol/L NaCl的水溶液中,对比研究了铝合金搅拌摩擦焊(FSW)焊缝和熔化极惰性气体保护焊(MIG)焊缝电化学性能。结果表明:FSW焊缝的腐蚀速率低于MIG焊缝和母材的腐蚀速率;FSW焊缝的腐蚀电位高于MIG焊缝和母材的腐蚀电位;FSW焊缝的腐蚀电流密度低于MIG焊缝和母材的腐蚀电流密度;FSW焊缝的极化电阻高于MIG焊缝和母材的极化电阻。所有样品的EIS Nyquist谱图上均有一感抗弧存在;SEM观察表明:仅有少量浅蚀坑出现在FSW焊缝表面。     

厚板铝合金搅拌摩擦焊接头沿板厚方向低周疲劳性能不均匀性研究

对2219-T62铝合金母材和搅拌摩擦焊(FSW)接头沿板厚方向分层切片分别进行了低周疲劳实验研究,探讨了热力耦合作用不均匀性和焊接工艺参数对接头低周疲劳变形行为的影响.结果表明:在低外加总应变幅0.1%和0.2%时,低周疲劳循环应力幅和塑性应变幅曲线呈水平分布,疲劳裂纹萌生于试样表面且具有单一性,裂纹扩展区有明显的疲劳辉纹;在高应变幅0.4%,0.6%和0.8%时,应力幅升高,塑性应变幅降低,发生循环硬化,且随着应变幅的增加,疲劳循环应变硬化程度逐渐升高,裂纹萌生具有多源性,以韧窝断裂特征为主.母材疲劳寿命高于FSW接头;与接头中部和底部切片相比,上部疲劳寿命较低.随转速的升高,疲劳寿命降低,焊速对其影响较小.     

厚板5083铝合金搅拌摩擦焊接头沿厚度方向组织与力学性能

针对铝合金搅拌摩擦焊接工艺参数优化问题,对5083铝合金板材进行研究,开展其在不同搅拌摩擦焊工艺参数下的力学性能探索,运用主成分分析和灰色关联度分析法对试验结果进行探索,得出焊接接头最优工艺参数,并建立基于GRG的工艺参数二阶预测模型.结果表明,均值极差法得出最优工艺参数组合为转速1 400 r/min,焊接速度1 mm/s,下压量0.3 mm,接头抗拉强度最大达到225.5 MPa,达到了母材的95.4％,失效位移为10.6 mm. 在试验工艺参数范围内,影响接头抗拉强度的主要因素次序为下压量、焊接速度、转速;模型预测值与计算值无显著差异,回归模型与试验数据的吻合度好,说明预测模型可靠度高,此回归模型可作为其预测模型.     

6082铝合金双面搅拌摩擦焊接头组织与性能

文中研究了改变搅拌针针长与焊缝相对位置对25 mm厚6082-T6铝合金双面搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响规律.结果表明,当搅拌针针长不足以覆盖1/2板厚时,针端搅拌力不足,焊缝中心存在大尺寸缺陷,拉伸与弯曲性能较差;当搅拌针针长超过1/2板厚0.5 mm时,焊缝中心依然存在间隙,但不明显影响拉伸与弯曲性能;当继续增加...     

摩擦搅拌针插入深度对双面搅拌摩擦焊AA6061-T913铝合金焊接接头的影响（英文）

铝合金搅拌摩擦焊已应用于多个工业领域。搅拌摩擦焊的焊接接头须具有优异的弹塑性及与基体金属相似的变形性能。在本研究中,将双面搅拌摩擦焊与传统的单面板进行对比。采用具有不同搅拌针长度(搅拌针长度为合金板厚度的50%~95%)的可调节工具对合金板材进行双面搅拌摩擦焊。研究焊接接头的宏观、微观形貌,强度和硬度以确定搅拌针的最佳插入深度。结果表明,当搅拌针长度为合金板厚度的65%时,双面搅拌摩擦焊焊接接头的极限抗拉强度比单面搅拌摩擦焊接接头的极限抗拉强度提高了41%。     

异种铝合金搅拌摩擦焊AA2024-AA7075接头沿厚度方向上的EBSD分析（英文）

对5 mm厚的AA2024-T351和AA7075-T651铝合金板材进行搅拌摩擦对接焊,采用电子背散射衍射(EBSD)法研究了异种铝合金搅拌摩擦焊AA2024-7075接头焊核区沿厚度方向的微观组织演化。结果表明:焊核区的晶粒尺寸从焊缝顶部到底部依次降低。轴肩区和焊缝底部区域的再结晶组分低于焊缝中心区。焊核区形成了简单的剪切织构且织构分布不均匀。轴肩区主要是B和■织构组分,而底部区域主要是A和■织构组分,C织构组分则出现在中心区域。中心区域的织构强度低于焊核顶部和底部区域,这主要是由于该区域出现了洋葱环,是材料混合区域,使得晶粒取向更为随机。     

铝合金双面搅拌摩擦焊初步研究

提出了双面搅拌摩擦焊这种新的焊接方法，对比研究了6K32-T4铝合金搅拌摩擦焊与双面搅拌摩擦焊接头的组织和硬度，并对双面搅拌摩擦焊焊缝进行了XRD分析。研究发现：铝合金双面搅拌摩擦焊与搅拌摩擦焊焊缝组织分区相同；双面搅拌摩擦焊焊缝的硬度略低于搅拌摩擦焊，且焊缝硬度下降区域范围更大；双面搅拌摩擦焊后焊缝依然保持为原有相组成；双面搅拌摩擦焊比搅拌摩擦焊焊接线能量更大，采用双面搅拌摩擦焊代替搅拌摩擦焊有利于提高焊接效率并消除焊缝隧道型缺陷、改善焊缝的性能。     

AZ31B镁合金快速冷却搅拌摩擦焊缝厚度方向的显微组织和力学性能（英文）

采用电子背散射衍射仪和透射电子显微镜研究快速冷却对6 mm厚AZ31B镁合金搅拌摩擦焊缝厚度方向的显微组织和力学性能的影响。结果表明,液态二氧化碳冷却可促进焊缝顶部形成具有高位错密度、大量{1012}孪晶和第二相颗粒的细晶结构。{1012}孪晶使焊缝顶部区域的基面织构显著降低。接头顶部区域的强度和断后伸长率较底部区域均明显提高,焊接效率可达93%。这为在镁合金搅拌摩擦焊接头中制备梯度结构提供一种简单有效的方法。     

超大厚度5A06铝合金板搅拌摩擦焊缝性能及组织分析

采用双面焊接方法成功实现了105 mm厚度5A06铝合金板的搅拌摩擦焊接,并分析了焊缝的力学性能与微观组织。确定的最佳工艺参数:旋转速度600 r/min,焊接速度20 mm/min时,获得了良好的焊缝组织,焊缝的抗拉强度达到318.3 MPa以上,强度系数超过93.6%,延伸率达到11.0%以上;焊缝分为焊核区、热力影响区、热影响区三个区域,其晶粒、组织形态存在明显差异。由于厚度方向的温度梯度较大,厚度方向的晶粒组织有较大差异,越靠近焊缝表面组织越为粗大、疏松,搅拌针底部的焊缝组织致密、细小。     

Al-Mg-Mn-Er合金双面搅拌摩擦焊接头局部显微组织和强化机制（英文）

通过研究Al-Mg-Mn-Er合金双面搅拌摩擦焊接头的局部显微组织和强化机制揭示其软化机制。结果显示：焊核区形成细小等轴晶组织(5.61μm),而热机械影响区(45.32μm)和热影响区(100.73μm)仍为纤维状组织。从基体到焊核区,小角度晶界分数从75.6%降低到15.6%。退火效应导致位错密度从母材的1.8×10¹⁴ m^-2减小到焊核区的4.5×10¹² m^-2。焊核区、热机械影响区和热影响区Al₃(Er,Zr)析出相的平均尺寸和体积分数与基体的(13.7 nm,0.13%)均接近。焊核区和热机械影响区的屈服强度最低,约为201 MPa;基体的屈服强度最高,约为295 MPa。位错强化和亚结构强化的损失是从基体到焊核区屈服强度降低的主要原因。     

厚板铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能沿厚度方向的变化规律

通过分层法对30 mm厚7A05-T6铝合金搅拌摩擦焊接头焊核区不同位置的微观组织、力学性能进行了研究.结果表明,上表层附近的再结晶晶粒尺寸最大;当旋转频率为360 r/min,焊接速度为100 mm/min时,TI到T5层的抗拉强度分别为326,354,342,334和307 MPa,呈先高后低的趋势,且屈服强度和断后伸长率也呈一样的趋势;微观断口中存在大量的网状韧窝,其中分层切片T2上韧窝最深.显微硬度分布为焊缝上部高于下部,沿焊缝中心不对称分布.随厚度增加,轴肩产生的摩擦热自上到下不断降低,是造成中下部工件性能下降的主要原因.     

20mm厚6063铝合金搅拌摩擦焊焊缝S曲线控制

针对6063铝合金搅拌摩擦焊缝中易出现"S"曲线的问题,在采用搅拌摩擦焊焊接20 mm厚6063铝合金散热器的过程中,使用气体保护,成功消除了6063铝合金搅拌摩擦焊中易形成的"S"曲线,获得了成形良好的焊缝组织,焊缝的平均抗拉强度达到148.83 MPa,焊接强度系数为母材的81.9%.通过分析焊缝的微观组织,发现焊核区发生了完全动态再结晶,组织为细小的等轴晶粒.热力影响区发生明显塑性变形,发生不同程度的动态再结晶,晶粒发生明显长大.热影响区受焊接热循环影响,发生了微观组织和力学性能变化,但没有发生塑性变形,晶粒发生粗化.     

水下搅拌摩擦加工纯铜及其合金的显微组织演变和摩擦性能（英文）

对工业纯铜(纯度99.8%)和铜锌合金(黄铜)进行水下搅拌摩擦加工。搅拌摩擦加工的刀具呈螺纹锥状,由碳化钨制成,其转速为1800 r/min,横移速度为4 mm/min,将试样浸泡在带循环系统的水箱中。为了评估加工次数对样品显微组织和力学性能的影响,进行6道次加工。采用光学显微镜对商业纯铜样品的显微组织进行研究,结果表明,加工后材料的晶粒尺寸明显减小。同时,样品横截面的硬度较母材增高。水下搅拌摩擦加工样品的X射线衍射谱与母金属的相比,其峰值更短、更宽,谱的背景增大,表明形成非晶/超细晶组织。采用针-盘法对试样的磨损行为进行研究,结果表明,与母材相比,加工后试样的摩擦因数降低。磨损和硬度试验结果表明,水下搅拌摩擦加工可显著提高工业纯铜和黄铜的耐磨性和硬度。     

84 mm厚6082铝合金型材搅拌摩擦焊双面焊工艺研究

采用搅拌摩擦焊双面焊工艺,对84 mm大厚板6082-T4铝合金型材对接接头进行了焊接,获得表面成形美观、光亮、无隧道孔和未熔合缺陷的焊接接头。应用光学显微镜、显微硬度仪及电子拉伸试验机等对搅拌摩擦焊接头组织与性能进行研究。试验结果表明,在焊接旋转速度为400 r/min,焊接速度为150 mm/min的工艺参数条件下,接头的抗拉强度达到217 MPa;接头断裂位置开始于焊缝前进侧热影响区与热力影响区的结合处;接头显微硬度最低值出现在双面焊重合区,为HV54。