Microstructure of deep cryogenic treatment electrode for resistance spot welding of aluminum alloy

Cr-Zr-Cu alloy electrodes for resistance spot welding of aluminiam alloy are treated by deep cryogenic treatment processes.The Cr-Zr-Cu alloy electrodes are analyzed by transmission electron microscope(TEM),and results show that the common dislocation in Cr-Zr-Cu alloy electrodes is changed into the dislocation loop,and twin crystal is found after deep cryogenic treatment.The parallel twin crystal band is observed by selected electron diffraction(SED)and the twin crystal plane is marked as(111).The Cr-Zr-Cu alloy electrode is studied by X-ray diffraction(XRD)and results show that the intensity of diffraction peak is obviously changed after deep cryogenic treatment,and the grain rotates to preferred orientation.The Cr-Zr Cu alloy electrode is studied by positron annihilation technique(PAT)and results indicate that the amount of vacancy defects is less than that of Cr-Zr-Cu alloy before deep crybgenic treatment.The main elements in Cr-Zr-Cu alloy are studied with X ray photoelctron spectroscopy(XPS)and the intensity of spectrum peak is increased after deep cryogenic treatment.     

Numerical simulation of deep cryogenic treatment electrode tip temperature for spot welding aluminum alloy

Deep cryogenic treatment technology of electrodes is put forward to improve electrode life of resistance spot welding of aluminum alloy LF2.Deep cryogenic treatment makes electrode life for spot welding aluminum alloy improve.The specific resistivity of the deep cryogenic treatment electrodes is tested and experimental results show that specific resistivity is decreased sharply.The temperature field and the influence of deep cryogenic treatment on the electrode tip temperature during spot welding aluminium alloy is studied by numerical simulation method with the software ANSYS.The axisymmetric finite element model of mechanical,thermal and electrical coupled analysis of spot welding process is developed.The numerical simulation results show that the influence of deep cryogenic treatment on electrode tip temperature is very large.     

深冷处理铝硅合金的微观组织与力学性能

对铸态Al-Si合金在?196 ℃进行深冷处理,研究了深冷时间和深冷步数对Al-Si合金的微观组织、布氏硬度和拉伸性能的影响。结果表明：深冷处理可以促进析出细小的Si相;随着深冷时间的增加,导致（200）面衍射峰值先升高后降低;随着深冷时间的增加（0～12 h）,布氏硬度逐渐增大,12 h达到最大值,12～24 h逐渐下降并且24 h后趋于稳定,随着深冷步数的增加,布氏硬度也逐渐增大;深冷处理12 h后Al-Si合金的抗拉强度和伸长率分别达到176 MPa和10％。通过指数拟合法建立了深冷时间与布氏硬度的关系方程。     

深冷处理对铝合金点焊电极烧损的影响

为研究深冷处理对铝合金点焊电极烧损的影响，采用深冷处理和未深冷处理两种铝合金点焊电极进行了点焊工艺试验，观测了两种电极端面宏观形貌和焊点表面宏观形貌。测试了达到未深冷处理电极寿命焊点数时两种电极端面的显微硬度。采用X射线衍射方法对达到未深冷处理电极寿命焊点数时的两种电极端面进行了分析。研究结果表明：在点焊工艺试验过程中，在一定的焊点数条件下，深冷处理电极端面和所焊焊点表面比较光亮、圆整；电极端面的显微硬度较低，并且分布均匀；电极端面未发现烧损后的产物，深冷处理使电极烧损程度显著降低。     

Cu-Cr-Zr合金搅拌摩擦焊接接头的组织和力学性能

采用旋转速度为750和1500 r/min,焊接速度为23.5 mm/min的焊接参数分别对时效态和固溶态的3 mm厚的Cu-Cr-Zr合金板进行搅拌摩擦焊接,研究转速及母材区(BM)初始状态对搅拌摩擦焊(FSW)接头的微观组织与力学性能的影响,并对接头的力学性能进行模型化定量分析。结果表明:FSW后,接头晶粒显著细化,沉淀相在搅拌头的高温热作用下固溶在基体中。当BM的初始状态为时效态时,与1500 r/min样品相比,750 r/min样品晶粒尺寸较小且存在沉淀相,750 r/min样品力学性能较高,主要是晶界强化和沉淀强化的作用。当BM的初始状态为固溶态时,与1500 r/min样品相比,750 r/min样品晶粒尺寸较小,力学性能较高,主要是晶界强化的作用。当FSW转速相同时,时效态接头的晶粒尺寸小于固溶态接头,而力学性能高于固溶态接头,主要是由于BM的初始组织状态不同导致的。综合分析表明:FSW过程中选用低转速焊接,可以获得性能较优的接头。     

深冷处理提高镀锌钢板点焊电极寿命的机理

为了提高镀锌钢板点焊电极寿命，作者提出了镀锌钢板点焊电极的深冷处理方法。采用不同深冷处理工艺参数处理了点焊镀锌钢板的Cr—Zr—Cu合金电极，用这些电极进行了镀锌钢板点焊电极寿命试验并与未深冷处理的电极寿命进行了比较。用扫描电子显微镜对深冷处理电极进行了背散射及面扫描分析，用X射线衍射法观测了深冷处理前后的电极晶粒度，测试了电极在深冷处理前后的电阻率。通过对深冷电极微观结构的观测及电极性能的测试，探讨了深冷处理提高镀锌钢板点焊电极寿命的机理。研究结果表明，深冷处理提高了镀锌钢板点焊电极基体的致密性，改变了合金元素的分布，细化了电极材料的晶粒，提高了镀锌钢板点焊电极的导电、导热能力及电极抗压渍变形的能力，从而提高了镀锌钢板点焊电极的寿命。     

深冷处理对TC4钛合金退火过程中微观组织和力学性能的影响

采用液氮直冷法在-196 ℃下分别对10%、20%和40%压下量的TC4双相钛合金进行12 h的深冷处理并进行500 ℃不同时间退火处理。利用光学显微镜对晶粒尺寸进行表征;利用扫描电镜(SEM)对α相和β相体积分数进行表征;利用维氏硬度仪、电子万能试验机分别对硬度和拉伸性能进行表征。通过晶粒尺寸以及α相和β相组织结构的变化,来分析材料的硬度和拉伸性能的变化原因。结果表明,随着退火时间的延长,深冷退火试样晶粒尺寸呈先下降后上升的规律,β相的体积分数逐渐减少,转变为α相。深冷12 h轧制态TC4钛合金经过1 h的退火处理后,晶粒尺寸出现小幅度的下降,这与退火过程中产生的较小晶粒有关,并且材料在轧制后继续深冷使得材料的变形能更高,在退火过程中容易产生更多的小晶粒,同时更有利于促进β相向α相转变,材料在500 ℃退火1 h时综合力学性能表现优异。当退火时间超过1 h后,材料内α相和β相两相体积分数的变化逐渐趋于平缓,并且随着退火时间的延长,晶粒粗化现象比较明显。因此,材料的强度和硬度均低于退火1 h时的强度和硬度。冷轧变形的TC4合金经12 h深冷后在500 ℃退火1 h较为理想,可获得较好的综合力学性能。     

深冷处理对镍钴铜合金组织和性能的影响

对Ni-Co-Cu合金进行固溶、时效及深冷处理试验,研究了深冷处理对其组织和性能的影响。试验结果表明,经930 ℃×2 h固溶+550 ℃×2 h时效后+深冷2 h后合金的硬度明显比930 ℃×2 h固溶+550 ℃×2 h时效后合金的硬度要高,可达102.1 HBS。该合金经热处理后析出的主要强化相为k相[ (CoNi)Cu₄],经深冷处理后析出的强化相更加细小、均匀地分布在基体上。     

铝锂合金填充式摩擦点焊工艺

以5A90铝锂合金搭接接头为研究对象,进行了不同工艺参数下的填充式摩擦点焊试验,并对点焊接头进行了剪切试验、十字拉伸试验,在此基础上对典型接头微观组织结构进行了金相分析和横截面显微硬度测试.结果表明,采用填充式摩擦点焊技术焊接1.5 mm壁厚铝锂合金搭接接头在旋转频率1800 r/min、焊接时间1.5 s左右可获得良好的抗剪能力;十字拉伸强度对于焊接工具旋转频率、下压量不敏感,但随焊接时间的增加而增加;对接头横截面进行金相观察发现,焊点与母材的竖直连接界面为连接薄弱区域,接头横截面显微硬度分布表明,在焊点中心附近水平连接面具有较低的硬度分布.     

深冷处理对冷轧铜合金组织与性能的影响

采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、万能试验机及电阻率测试仪等研究了深冷处理(DCT)对冷轧Cu-1.34Ni-1.02Co-0.61Si合金组织和性能的影响。深冷处理使30%压下率冷轧合金显微组织细化和均匀化,并且随着深冷处理时间增加,细化和均匀化程度不断提高。深冷处理促使固溶Ni、Co和Si等原子不断从铜基体中析出,在合金晶粒内和晶界处形成尺寸为0.1～1μm之间的细小弥散球形和长条形第二相颗粒。冷轧前后合金的抗拉强度、电导率和延伸率均随着深冷处理时间延长而增加,并在约36 h后趋于稳定。深冷处理48 h后,冷轧前后合金的抗拉强度、电导率和延伸率分别增加了5.4%和4.4%、6.7%和8.0%、及13.2%和18.7%。冷轧后合金的抗拉强度高于冷轧前;而冷轧后的电导率和延伸率低于冷轧前,但差距均随着深冷处理时间增加而缩小。经深冷处理合金的拉伸断口韧窝的数量和深度比未经深冷处理合金大,且分布更加均匀。     

深冷处理对AZ31镁合金焊接接头组织与性能的影响

针对镁合金焊接接头的软化问题,采用不同深冷时间对AZ31镁合金MIG焊接接头进行了深冷处理,并测试与分析了不同深冷时间下焊接接头的力学性能和显微组织。结果表明,深冷处理可显著强化AZ31镁合金焊接接头,其中经过(-196℃,12 h)深冷处理后的焊接接头,硬度提高了8.3%,抗拉强度与伸长率分别提高了15.43%和10.16%;随着深冷时间的延长,焊接接头的组织进一步细化,并有第二相在基体上不断析出,且呈弥散分布。     

固溶温度对A286合金低温力学性能的影响

利用电子万能试验机、金相显微镜、冲击试验机、电子探针研究了A286合金经900、950和1000℃固溶1 h,水冷+720℃时效16 h空冷后的低温(-50、-196和-269℃)力学性能。结果表明,测试温度相同时,随着固溶温度的升高,抗拉强度和屈服强度变化不大,断后伸长率在33%～42%之间,断面收缩率在45%～52%之间;固溶温度相同时,随着测试温度的降低,抗拉强度和屈服强度均增加,冲击吸收能量降低,最低冲击吸收能量为45 J,但仍保持着良好的韧性。     

LY12铝合金摩擦点焊工艺及力学性能

摩擦点焊是在搅拌摩擦焊基础上开发的一种新型固态连接技术.针对2 mm厚的LY12铝合金,研究了摩擦点焊过程中的焊接工艺参数对焊点成形及力学性能的影响.结果表明,当焊接时间一定,搅拌头旋转速度较高时,焊点的表面成形较好;随着搅拌头旋转速度的降低,焊点的表面成形逐渐变差.焊点的抗剪载荷随搅拌头旋转速度增加呈现出先增大后减小的趋势,当搅拌头旋转速度为950 r/min、焊接时间为8 s时,焊点的抗剪载荷达到最大值,为9.33 kN/点.焊点横截面的显微硬度测试结果表明,显微硬度沿匙孔中心呈高-低-较高-低-高的"W"形分布,最小值出现在热影响区,塑性区的显微硬度较高,但略小于母材.     

铝合金搅拌摩擦焊-交叉点焊工艺

在铝合金传统搅拌摩擦点焊的基础上,以提高点焊接头力学性能为目标,提出"搅拌摩擦焊-交叉点焊"技术.其基本工艺原理是,搅拌头沿交叉轨迹做极短距离的往复式搅拌摩擦焊,以实现高性能的点焊连接.对4mm板厚5A02-H14铝合金进行"搅拌摩擦焊-交叉点焊"试验及分析.结果表明,该工艺可大大拓宽点焊接头的连接面积,并显著降低搭接界面畸变和匙孔处材料缺失的不利影响,与传统搅拌摩擦点焊相比,该工艺能够显著提高铝合金点焊接头的抗剪切性能.     

镁合金钨极氩弧焊接头深冷强化机制

针对镁合金焊接接头软化问题,文中提出了AZ31镁合金TIG焊接接头深冷强化方法,进行了镁合金TIG焊接工艺试验和焊接接头的-160℃,8 h深冷处理试验;深冷处理使镁合金焊接接头抗拉强度从212.4 MPa提高到246.6 MPa;用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等观测了焊接接头深冷前后的微观组织与结构,分析了焊接接头深冷强化机理.结果表明,深冷处理使镁合金TIG焊接接头形成亚晶结构,第二相Mg17Al12颗粒弥散析出,提高了基体连续性,第二相颗粒数量增加,使接头组织细化并获强化,深冷处理使焊接接头的晶粒发生转动与位错转化为位错环,使接头组织产生孪晶,强化了焊接接头.     

深冷处理对5A06铝合金焊接接头组织与性能的影响

针对铝合金在焊接后出现的接头软化问题,采用深冷处理工艺使其强化.采用不同的深冷处理工艺参数对5A06铝合金M1G焊接接头进行了深冷处理,并测试与分析了深冷处理与未深冷处理的焊接接头的力学性能和显微组织.试验结果表明,深冷处理可显著强化焊接接头;经深冷处理后焊接接头焊缝区晶粒得到细化,第二相在基体上析出,呈弥散分布,组织...     

基于非对称电极的铝合金/钢电阻点焊

采用非对称电极点焊铝合金A6061与低碳钢Q235,观察接合界面区反应层形貌及分布等微观组织特征,探讨焊接电流、焊接时间与电极压力对熔核尺寸和接头抗剪力的影响。在接合界面上观察到反应层的生成,其厚度随界面的位置的变化而变化。在22 k A的焊接电流条件下获得的接头抗剪力达到5.51 k N。结果表明,在铝合金与低碳钢的电阻点焊中,不对称电极的使用有效地提高了焊接接头强度。     

固溶温度对GH4169合金锻件力学及焊接性能的影响

为了能同时满足某固溶态使用的GH4169合金航天锻件的力学和焊接性能的要求,研究了固溶温度对GH4169合金锻件硬度和拉伸性能的影响规律,并对相应固溶温度下锻件的同种和异种金属的焊接质量进行了表征分析。结果表明,固溶温度对合金的微观组织和力学性能均有显著影响,随着固溶温度的提高,晶界粗大相(主要为δ相)的回溶不断增加,合金的硬度及强度指标显著下降,伸长率显著提高。对经不同温度固溶处理的GH4169合金进行同种金属和异种金属(920 ℃固溶处理GH4169合金和固溶态0Cr18Ni9不锈钢)的焊接试验,其焊缝宏观、微观、X光检测均能满足使用要求,结合力学和焊接质量最终确定固溶态使用的GH4169合金锻件的最佳固溶温度为900~940 ℃。     

深冷处理对6005A合金焊接接头组织与性能的影响

采用蔡氏显微镜、扫描电镜、透射电镜及拉伸试验研究三次循环深冷处理前后车用6005A合金焊接接头组织与性能的演变规律。结果表明：经过三次循环深冷处理,6005A铝合金焊接接头出现若干强化相β-Mg2Si,期间弥散分布Si、α-AlFeSi等细小析出相。同时,循环深冷处理促使焊接区域形成大量的位错,抵消焊接热输入过程中产生的强大内应力,提升合金焊缝区域抗拉强度至234 MPa;此外,循环深冷处理后拉伸断口区域组织呈细小、平坦的延性韧窝结构。     

铝合金点焊电极端面温度数值模拟

采用数值模拟方法研究了铝合金点焊温度场及电极导电导热性能对电极端面温度的影响。电极端面温度是点焊过程温度场的一部分，为研究点焊电极端面温度，建立了铝合金点焊过程力、热、电耦合分析有限元数学模型，采用ANSYS有限元软件，数值模拟点焊过程温度场，研究点焊电极端面温度的影响因素。结果表明，一般电极／工件接触面中心温度在第17ms达到铜铝合金化温度548℃，在58ms达到最高温度577℃。但将电极电阻率降低二分之一、导热率提高一倍时，电极／工件接触面中心温度在第57ms达到最高温度488℃，点焊过程始终未达到铜铝合金化温度。电极导电、导热性能显著影响电极／工件接触面温度。