7N01铝合金脉冲MIG焊接头组织与力学性能分析

采用脉冲MIG焊接方法分四层焊接12 mm厚7N01铝合金板材,研究了焊接接头的显微组织与力学性能。显微组织结果表明,从盖面层依次到打底层焊道受热循环次数逐渐增加,焊缝组织晶粒越来越粗大,并有明显的交界线;部分熔化区越来越宽,晶粒重熔也逐渐严重。力学性能结果表明,焊缝区硬度明显低于母材硬度,焊接接头的抗拉强度达到312 MPa,断后延伸率9.7%,断裂位置均位于焊缝;焊缝区低温冲击韧性32.5 J/cm2,热影响区低温冲击韧性37.2 J/cm2。试验表明,7N01铝合金采用脉冲MIG焊接方法焊接性能良好。     

7N01铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能

研究了在不同焊接参数的条件下,7N01铝合金搅拌摩擦焊接头的力学性能.结果表明,在特定的旋转频率和前进速度匹配条件下,下压量在0.3～1.0 mm范围波动,7N01铝合金搅拌摩擦焊接头的抗拉强度均能够稳定在340 MPa以上,达到母材的80%左右.通过扫描电镜观察断口发现,搅拌摩擦焊接头断口以韧窝型为主,在低倍下部分断口呈现出明显的分层现象,两层间分界部分呈现出阶梯状形貌.接头硬度测试表明,后退侧的平均硬度略高于前进侧,这也与拉伸测试中接头普遍断于前进侧的现象吻合.     

7N01-T4铝合金搅拌摩擦焊接头的形貌及力学性能

对15 mm厚7N01-T4铝合金采用3组焊接工艺参数进行搅拌摩擦焊。焊接速度均为200 mm/min,倾角θ均为0.5°,转速ω分别为300 r/min,350 r/min,400 r/min。所用搅拌头采用马氏体时效不锈钢制作,轴肩直径为37 mm,搅拌针为圆台形,针长14.8 mm,针体表面带有细牙螺纹和3个斜切平面。焊后进行外观检验、射线探伤、宏观断面检验、横向拉伸和弯曲试验。结果表明,3组参数所得焊缝外观良好,内部无孔洞、弱结合和S线等缺欠;焊接接头的抗拉强度在351~370 MPa之间,断后伸长率为11.9%~15.4%,拉伸试样均沿45°方向断裂,断口位于距离焊缝边缘约30mm的区域;在弯曲180°的条件下,正弯和背弯试样均未产生裂纹。     

7N01铝合金多层多道MIG焊接头的组织和成分研究

对12 mm厚7N01铝合金板进行脉冲MIG焊对接试验,使用光学显微镜和电子探针分别对接头的组织和成分进行了分析。结果表明,在熔合线附近存在一层细小的等轴晶组织,该等轴晶是受热液化且未混合的母材重新凝固后形成的,晶界处产生了Mg、Zn元素偏析。在各焊道交界处,先焊焊道发生晶粒重熔,后焊焊道晶粒在先焊焊道重熔晶粒上外延生长;各层焊道中,打底焊道的晶粒尺寸比填充焊道和盖面焊道的晶粒尺寸大,这主要是因为该焊道焊接时液态金属流动不充分,异质形核少造成的,而非后焊焊道的热作用单一因素引起的。     

不同MIG焊方法对7N01-T4铝合金焊接接头力学性能的影响

采用硬度、拉伸和微型剪切试验研究了轨道列车用7N01-T4铝合金在单脉冲MIG焊、双脉冲MIG焊和超威弧MIG焊三种焊接工艺条件下焊接接头的力学性能。结果表明:双脉冲MIG焊焊接接头系数要高于单脉冲焊和超威弧焊;双脉冲焊和超威弧焊比单脉冲焊的热影响区宽度要窄;超威弧焊接接头的韧性和塑性均要优于双脉冲接头和单脉冲接头。超威弧MIG焊接方法可以改善铝合金焊接接头整体性能。     

6N01铝合金水冷MIG焊接头组织和性能

针对6N01铝合金熔化焊接头软化问题,研究了水冷对MIG焊接头组织和性能的影响,并与自然冷却条件下接头进行对比.金相试验结果表明,水冷使填充和盖面焊道部分熔化区变窄,焊缝近熔合线的柱状晶区变宽,焊缝内部等轴晶细化;显微硬度试验结果表明水冷条件下接头软化区范围明显变窄且硬度提高;软化区TEM观察显示水冷减少了β'析出相长大;水冷还提高了MIG焊接接头屈服强度和抗拉强度.结果表明,水冷能优化6N01铝合金MIG接头组织并提高力学性能.     

脉冲MIG焊对7N01铝合金焊接接头组织及力学性能的影响

采用金相、硬度、拉伸和微型剪切试验研究了7N01S-T5铝合金单脉冲MIG焊、双脉冲MIG焊和超微弧焊三种焊接工艺条件下焊接接头的组织及力学性能.结果表明,焊接热影响区晶粒长大,且析出强化相出现在晶界处;双脉冲MIG焊焊接接头系数高于单脉冲焊和超微弧焊,超微弧焊接接头韧性优于单脉冲和双脉冲焊接接头.     

7N01铝合金厚板搭接搅拌摩擦焊接头力学性能研究

研究不同工艺参数下,7N01铝合金搅拌摩擦焊搭接接头的力学性能。结果表明,当其它工艺条件不变,搅拌头旋转速度在350~450 r/min、焊接速度在200~250 mm/min区间时,焊接接头能获得400 MPa左右的拉剪强度,接近母材的90%,大于或小于这一区间,都会使其抗拉性能变差。在转速350~450 r/min、焊速100~250 mm/min的范围内,通过适当提高焊接时的焊接速度和搅拌头转速,可以获得搭接面较好的接头。显微硬度测试结果显示,焊缝区的维氏硬度可达到母材硬度值的70%左右。当搅拌头转速恒定时,硬度值随着焊接速度的增加先增加后减小。     

7N01-T4铝合金搅拌摩擦焊接头的组织和耐应力腐蚀性能

采用特定的焊接工艺参数对厚度15 mm的7N01-T4铝合金进行了搅拌摩擦焊试验,可获得外观和内部成形好的接头。焊缝在宏观断面中呈"倒钟"形轮廓。焊核区为比母材更细的等轴晶。沿焊缝厚度方向,接头底层的平均显微硬度略高于母材,上层、中层略低于母材。沿焊缝宽度方向,显微硬度由高到低的顺序为TMAZ(RS)TMAZ(AS)≈WNBM≈HAZ。采用四点弯曲法对接头进行应力腐蚀裂纹试验(SCC),经过30天周期浸润腐蚀,接头部位未出现腐蚀裂纹,焊缝的腐蚀程度低于母材。     

6005A-T5与7N01-T4异种铝合金搅拌摩擦焊接接头组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊(FSW)焊接6005A-T5与7N01-T4铝合金板材,对焊接接头的组织和力学性能进行了研究,探讨板材设置和焊接速度对异种接头材料流动性、组织和力学性能的影响。结果表明:当6005A-T5铝合金位于前进侧(AS)时,材料的混合更加充分,这与6005A-T5铝合金较好的流动性有关。此外,降低焊接速度可以促进材料的混合。焊核区晶粒尺寸随焊接速度的增加而减小。焊接接头的最小硬度均位于6005A-T5铝合金侧热影响区(HAZ),此处为所有接头的拉伸失效位置。随着焊接速度的增加,接头抗拉强度增大,但板材设置对抗拉强度的影响可以忽略不计。     

人工时效对7N01铝合金搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响

采用单级人工时效的方式对7N01铝合金搅拌摩擦焊接头进行焊后热处理,并对其显微组织和力学性能进行研究。显微组织试验结果表明,经过时效处理的接头各区域晶粒尺寸与热处理前相比未发生明显改变。力学性能试验结果显示,焊核区显微硬度从110 HV提高到126 HV,屈服强度从233 MPa提高到320 MPa,抗拉强度从338 MPa提高到362 MPa,但塑性下降,试件在侧弯试验中发生断裂。     

7N01铝合金板材对接MIG焊接位置适应性研究

7N01铝合金是高速列车车体关键材料,生产中往往需要在各种不同焊接位置条件下进行焊接,接头对不同位置的适应性是决定实际生产工艺设计的关键。采用熔化极惰性气体保护焊(MIG)方法,利用高速列车现行焊接工艺,制备了高速列车结构材料7N01的平焊接头、仰焊接头及立向上焊接头,观察接头宏观形貌,研究不同位置条件下焊接接头的组织与性能,分析不同焊接位置对接头性能的影响。结果表明:不同焊接位置的焊接工艺均能保证得到优质的焊接接头,在PA位置条件下接头抗拉强度最高。     

6082铝合金MIG焊接头力学性能与微观组织研究

通过拉伸、弯曲、硬度试验以及金相分析和扫描电镜分析对6082铝合金中厚板MIG焊焊接接头的力学性能和微观组织进行了研究。试验结果表明:焊接接头的抗拉强度为236 MPa,正面弯曲角超过90°。由于焊接热循环的差异,焊接接头正面和背面的硬度分布明显不同。焊缝中心和软化区都是焊接接头的薄弱部位,而软化区由于Mg_2Si的过时效效应以及Si单晶和粗大α-(AlFeMnSi)夹杂相的影响,成为了接头中最薄弱的部位,因而断裂发生在软化区。     

MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响

研究了MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响. 结果表明, MIG/FSW叠加焊缝熔合良好,叠加位置未出现气孔等缺陷,FSW焊核区及热影响区组织发生粗化,叠加位置附近微观组织出现明显改变;叠加区域硬度明显降低,尤其是FSW焊缝热力影响区和热影响区. FSW、中心叠加、前进侧热力影响区叠加和后退侧热力影响区叠加MIG焊接头的抗拉强度分别为219.8, 188.0, 195.4和191.4 MPa,MIG焊叠加降低了接头的抗拉强度,断口均表现韧性断裂特征;FSW焊接头及带有MIG叠加焊缝余高的三种接头中值疲劳强度分别为76.7, 65.0, 67.5和65.0 MPa,MIG焊叠加也使FSW接头的疲劳性能有所下降.     

5083铝合金MIG焊接头微观组织与力学性能

采用熔化极惰性气体保护焊开展了6 mm厚5083-H111铝合金热轧板焊接工艺试验,研究了接头宏观形貌和力学性能随工艺参数的变化规律,分析了不同区域的微观组织和元素分布对接头力学性能的影响。结果表明,采用优化后的工艺参数进行焊接,得到的接头表面成形良好,无明显缺陷。随着送丝速度增加,焊缝宽度随之增加;熔合线附近的热影响区发生完全再结晶,形成了粗大的等轴晶;焊缝边缘沿散热方向形成柱状晶,焊缝中心则为细小的等轴晶组织;Fe和Mn在热影响区偏聚严重,形成Al6(Fe, Mn)相,焊缝中Mg主要分布在晶界处,形成β(Al3Mg2)相。拉伸试验结果表明,接头最大抗拉强度可达307 MPa,约为母材抗拉强度的96%,拉伸后断裂于热影响区,呈韧性断裂;受焊接热输入影响,焊缝和热影响区的硬度低于母材,随着焊接热输入增加,焊缝和热影响区的硬度降低。创新点： (1)优化焊接工艺参数,获得了表面成形良好的焊接接头。(2)研究了焊接工艺参数对接头宏观形貌和气孔分布的影响。(3)阐明了接头不同区域的微观组织和元素分布对接头力学性能的作用机理。     

6N01铝合金MIG焊接头疲劳裂纹扩展性能研究

研究了6N01铝合金MIG焊接头不同区域的疲劳裂纹扩展速率,对接头的宏观形貌、显微组织、显微硬度和疲劳断口进行了分析。结果表明,焊缝区为等轴树枝晶,接头热影响区主要由淬火区和过时效软化区组成。疲劳裂纹在焊缝中的扩展速率最高;热影响区内,应力值范围较低时,疲劳裂纹扩展速率低于母材,随着应力值范围的增加,其扩展速率高于母材。疲劳断口分析表明,裂纹在焊缝中以不规则和粗糙的脆性疲劳条纹形式扩展,而在热影响区则以塑性的疲劳条纹扩展,扩展抗力较高。     

微弧氧化处理改善7N01-T5铝合金搅拌摩擦焊接头的耐蚀性能

利用微弧氧化技术在7N01-T5铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头表面制备陶瓷涂层.通过SEM和XRD技术测试微弧氧化涂层的微观形貌、物相组成等,并采用中性盐雾试验研究微弧氧化及封孔处理对焊接接头耐蚀性能的影响.结果表明,微弧氧化可在FSW接头区域生成均匀的陶瓷涂层;陶瓷涂层表面残留许多火山口状放电微孔和熔融烧结痕迹,并且主要由α-Al2O3与y-Al2O3两相构成;微弧氧化涂层具有较好耐腐蚀性,沸水封孔能生成水合氧化铝,使孔壁膨胀、孔径变小,进一步增强涂层的耐蚀能力,经96 h盐雾腐蚀后的单位面积失重量仅为2.6 mg.     

焊接环境湿度对A7N01S-T5铝合金MIG焊接接头性能影响

采用单脉冲MIG焊,在环境焊接实验室内对高速列车用铝合金材料A7N01S-T5进行焊接,焊接环境相对湿度为50%、60%、70%、80%、90%,对所焊接头进行拉伸、冲击、硬度等力学性能研究。结果显示接头强度随着相对湿度的增加先降低后有所回升;接头硬度随湿度增加无明显变化规律。分析原因:随湿度变化,焊缝内气孔的数量、大小及分布形态变化是导致接头性能变化的主要原因。     

6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头组织和力学性能研究

对新能源汽车用6082-T6铝合金进行了搅拌摩擦焊接。通过金相显微镜、透射电镜、扫描电镜、维氏硬度试验、拉伸试验系统研究了焊接接头的微观组织与力学性能。结果表明:焊核区发生动态再结晶,组织呈细小的等轴晶粒,晶内位错密度降低,第二相颗粒数量减小。虽然搅拌摩擦焊接头的强度有所下降,但能够满足铝合金车身力学性能要求。