6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头 微观组织及耐应力腐蚀性能

利用光学显微镜、透射电镜以及四点弯曲应力腐蚀方法研究6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的微观组织及其应力腐蚀性能。结果表明,6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头硬度分布呈"W"型,其中热影响区的硬度最低,焊核区的硬度有所升高,母材硬度最高;铝合金母材的主要强化相为含铜Q'相,而焊核区大部分强化相消失,存在大量位错,主要强化机制为细晶强化、位错强化和固溶强化;搅拌摩擦焊接头表现出良好的抗应力腐蚀性能,但仍出现点蚀现象,其中热影响区为接头耐蚀性的薄弱部位。     

焊接速度对铝铜复合板搅拌摩擦焊接接头的影响

采用搅拌摩擦焊接(friction stir welded,FSW)对铝铜层状复合板进行了焊接,研究了焊接速度对焊接接头组织与性能的影响。结果表明,铝铜复合板搅拌摩擦焊接接头在焊缝区域内铝铜金属呈层状分布,随焊接速度增大,焊核区铝与铜晶粒尺寸逐渐减小。在焊接速度为95 mm/min时,铜层接头平均显微硬度达到88 HV0.2,为铜母材的71.96%。在焊接速度为47.5 mm/min时,铝层接头平均硬度可达到35 HV0.2,高于铝母材显微硬度,并且焊接接头的抗拉强度为115.22 MPa。随着焊接速度的增大,抗拉强度和伸长率降低,拉伸试样断口微观形貌以解理断裂为主。     

2024铝合金与T2紫铜的搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

针对板厚均为3 mm的2024铝合金和T2紫铜异种金属进行了搅拌摩擦焊接。采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对接头组织和铝-铜界面进行观察分析,并进行了显微硬度和拉伸性能测试。结果表明,接头表面成形优异,无宏观缺陷,焊核区形成了明显的洋葱环结构,洋葱环由层片状铝和颗粒形式分布的铜组成;在铝-铜界面形成了一层厚度约0. 98μm的金属间化合物层。在转速为800 r/min、焊接速度为50 mm/min的焊接参数下得到了力学性能优异的接头,接头平均抗拉强度为158 MPa,强度与母材铜相当,平均断后伸长率为10%,为母材铝的87%,拉伸断裂于铜侧母材,断裂方式为韧性断裂。     

焊速对铝铜复合板搅拌摩擦焊接接头的影响

采用搅拌摩擦焊接（friction stir welded, FSW）对铝铜层状复合板进行了焊接,研究了焊接速度对焊接接头组织与性能的影响。结果表明,铝铜复合板搅拌摩擦焊接接头在焊缝区域内铝铜金属呈层状分布,随焊接速度增大,焊核区铝与铜晶粒尺寸逐渐减小。在焊接速度为95 mm/min时,铜层接头平均显微硬度达到88 HV0.2,为铜母材的71.96%。在焊接速度为47.5 mm/min时,铝层接头平均硬度可达到35 HV0.2,高于铝母材显微硬度,并且焊接接头的抗拉强度为115.22 MPa。随着焊接速度的增大,抗拉强度和伸长率降低,拉伸试样断口微观形貌以解理断裂为主。     

铝-钢堆焊-搅拌摩擦复合焊接头特性分析

针对铝-钢异种金属焊接缺陷多、效率低等问题,提出一种堆焊-搅拌摩擦复合焊接方法,即采用旁路分流电弧焊先在钢板上堆敷铝合金,再采用搅拌摩擦焊进行铝合金堆敷层和铝合金母材的搭接焊,得到在铝-铝界面呈现典型搅拌摩擦焊“洋葱圆环”状结合的铝-铝-钢复合过渡接头. 针对典型焊缝进行铝-钢异种金属接头的组织结构分析.结果表明,搅拌摩擦焊可以有效消除铝合金堆敷层中存在的气孔等缺陷,并实现金属界面层的减薄. 对铝钢结合界面进行EDS扫描,在堆敷铝合金侧可以观察到呈树枝状的Fe相扩散和呈网状的不均匀Si相扩散,结合XRD(X-ray diffraction)分析其主要成分为Al₅Fe₂Zn_0.4和Al₇Fe₃Si_0.3. 对接头试样进行拉伸试验,拉伸接头断裂在铝合金母材处,达到铝合金母材强度的100%,符合接头应用的力学指标.     

多次搅拌下SiC颗粒增强铝基复合层组织与性能

采用搅拌摩擦加工制备SiC颗粒增强铝基复合材料,研究搅拌次数对复合层晶粒尺寸、硬度、拉伸及磨损性能的影响。结果表明,搅拌加工时添加SiC颗粒可提高复合层的硬度、耐磨性,但会降低其强度。随着搅拌次数的增加,复合材料硬度得到提高,添加SiC颗粒的试样经4道次搅拌后搅拌区平均硬度130 HV,而未添加颗粒时为118 HV。添加颗粒试样搅拌4次后,抗拉强度比搅拌1次试样强度明显提高,可达360.6 MPa,可达铝合金母材的68.5%。添加颗粒能够提高复合层的耐磨性,未添加颗粒时复合层摩擦系数为0.6,相比添加颗粒时仅为0.5。随着搅拌次数的增加,搅拌区晶粒细化程度得以提高,SiC颗粒分布更加均匀。     

新型非晶增强铝基复合材料的制备及组织性能

利用搅拌摩擦加工技术制备了一种新型的非晶增强铝基复合材料,用金相、显微硬度计及扫描电镜等分析复合材料的显微组织、硬度以及成分组成.结果表明,复合材料主要由母材和非晶带经搅拌摩擦加工后交替形成的层状结构组成,其显微硬度与母材相比有所提高.复合材料主要由α-Al,Mg2Al3,Mnal6以及La3Al11等物相组成,原始非晶带经搅拌摩擦加工后存在一定的晶化特征,而非晶的晶化可能是摩擦热、机械搅拌力以及轴肩压力等综合因素共同作用的结果.     

石墨烯和石墨增强铜基复合材料的摩擦磨损性能（英文）

采用热压方法制备不同石墨烯含量的铜-石墨烯复合材料,并将其力学性能和摩擦磨损性能与用相同方法制备的铜-石墨复合材料进行对比。实验结果表明:当复合材料中石墨与石墨烯体积分数相同时,铜-石墨烯复合材料具有更高的相对密度、显微硬度以及抗弯强度。随着铜-石墨烯复合材料中石墨烯含量的增加,材料的摩擦系数及磨损率明显降低,而铜-石墨复合材料中石墨的减磨作用较小。两种复合材料的磨损机制主要为磨粒磨损和疲劳磨损。铜-石墨烯复合材料优异的力学性能和摩擦磨损性能得益于石墨烯高的润滑效率及其对铜基体的增强作用,这表明石墨烯是铜基复合材料的理想添加剂,不仅可以作为有效的润滑剂,还可以作为良好的强化相。     

搅拌摩擦加工制备纳米RE/Al_2O_3增强铝基复合材料

铝基复合材料因其优异的物理性能及机械性能已得到广泛应用.文中通过在2219-O铝合金内部添加不同比例的RE/Al_2O_3纳米粉末,利用搅拌摩擦加工技术,制备铝基复合材料.并对搅拌区进行金相、拉伸、硬度、SEM,EDS和XRD等试验.结果表明,搅拌区金属在搅拌头强烈的搅拌摩擦作用下发生显著的塑性变形和连续动态再结晶,形成细小的等轴晶粒,并具有明显的洋葱环组织.复合材料的抗拉强度为母材的163%、屈服强度为母材的195%,同时硬度也明显增加.但是不同稀土比例对金属基复合材料的组织形貌和力学性能影响不大.大块复合材料制备过程粉末添加及隧道型缺陷的控制是关键.     

搅拌摩擦加工制备纳米RE/Al2O3增强铝基复合材料

铝基复合材料因其优异的物理性能及机械性能已得到广泛应用.文中通过在2219-O铝合金内部添加不同比例的RE/Al₂O₃纳米粉末,利用搅拌摩擦加工技术,制备铝基复合材料.并对搅拌区进行金相、拉伸、硬度、SEM,EDS和XRD等试验.结果表明,搅拌区金属在搅拌头强烈的搅拌摩擦作用下发生显著的塑性变形和连续动态再结晶,形成细小的等轴晶粒,并具有明显的洋葱环组织.复合材料的抗拉强度为母材的163%、屈服强度为母材的195%,同时硬度也明显增加.但是不同稀土比例对金属基复合材料的组织形貌和力学性能影响不大.大块复合材料制备过程粉末添加及隧道型缺陷的控制是关键.     

铝/铜搅拌摩擦焊接头力学性能与断口形貌分析

由于铝、铜两种材料性能差异较大,用常规焊接方法难以实现连接,极大地限制了铝/铜复合接头的质量和应用范围.利用搅拌摩擦焊接技术成功地实现了铝合金5A06和紫铜T2的对接焊接,并对接头的力学性能及拉伸断口的形貌进行了分析.结果表明:选用合适的焊接参数,接头的抗拉强度达到225MPa,为母材紫铜T2的76.4％;焊缝区显微硬度测试显示,搅拌区铝-铜材料的混合,硬度值呈现波动且在靠近富铜区硬度出现突增值;拉伸断裂多发生在前进侧的热影响区或焊核区,宏观断口呈45°倾斜式和铝-铜交替层状断形貌;断口SEM微观形貌多呈塑性韧窝状.     

散热器用铜与铝合金异质FSW接头的组织与性能研究

采用1100 r/min旋转速度、180 mm/min焊接速度,进行3 mm厚散热器用T2铜与6061铝合金的对接搅拌摩擦焊试验,并对接头进行了X光无损检测、显微组织、显微硬度和力学性能的测试与分析。结果表明,搅拌摩擦焊可以实现T2铜与6061铝合金的高质量异质连接,接头的显微硬度呈"W"型分布、抗拉强度达到T2铜母材的95%、伸长率达到6061铝合金母材的97%。     

石墨烯纳米片增强铝基复合材料的制备及研究

采用球磨混粉和半固态电磁搅拌的方法制备了石墨烯纳米片(GNPs)增强铝基复合材料,研究了GNPs在复合材料中的分布和形貌;GNPs增强铝基复合材料的微观形貌及力学性能。结果表明,所制得的复合材料中GNPs分布均匀,呈现片状且与基体结合良好;GNPs可细化铝合金显微组织,当GNPs含量为0.6%时细化效果最好,同时复合材料的抗拉强度、伸长率和硬度(HV)到最高值,分别为180.22MPa、5.5%和91.1,比铝合金基体提高了25.3%、243.8%、30.7%。     

采用摩擦搅拌工艺制备Al/Al_2Cu原位纳米复合材料（英文）

采用摩擦搅拌工艺制备Al/Al_2Cu原位纳米复合材料,研究摩擦搅拌工艺参数如旋转速率、行进速率、搅拌道次和搅拌针形状对铝基纳米复合材料显微组织、化学反应和显微硬度的影响。由于摩擦搅拌工艺的机械活化效应以及Al-Cu放热反应产生大量的热,Al_2Cu粒子快速形成。纳米复合材料的显微组织包含细小晶粒的铝基体(~15μm)、未反应的铜纳米粒子以及Al_2Cu纳米强化相。Al_2Cu粒子的不规则形貌是由于摩擦搅拌过程中产生局部熔化。搅拌针直径对材料的显微组织和硬度具有较大的影响。与基体合金相比,所得复合材料的硬度提高了57%。     

石墨烯协同反应自生氧化铝增强铝硅基复合材料的研究

以铝、二氧化硅和石墨烯为原料,采用粉末冶金和原位反应相结合的方法制备石墨烯协同反应自生氧化铝增强Al-Si基复合材料,并对复合材料的物相、组织及性能进分析。结果表明:石墨烯及反应生成的氧化铝颗粒都较为均匀的分布在复合材料基体中起到增强作用;复合材料的致密度和硬度均在二氧化硅质量分数为25%时达到最大,分别为87.08%和77.54 HB,其硬度较未添入石墨烯的复合材料提升了10.3%.     

微纳石墨烯片增强铝合金的力学性能及其机理

采用电化学加超声剥离制取微纳石墨烯片,通过粉末冶金制备石墨烯增强铝合金。使用纳米压痕和摩擦磨损试验机对样品的纳米硬度、弹性模量、室温蠕变以及摩擦性能进行研究。结果表明:铝合金的纳米硬度和弹性模量随着微纳石墨烯片含量的增加呈线性提高;当微纳石墨烯片含量为0.20%(质量分数)时,石墨烯增强铝合金的纳米硬度和弹性模量比纯铝合金的分别提高66%和52%,室温平均蠕变度在保载阶段为纯铝合金的54.56%,在稳定阶段平均蠕变速率仅为纯铝合金的1/10,摩擦因数随微纳石墨烯片含量的增加而逐渐降低。微纳石墨烯片的加入使得晶粒细化、产生高位错密度和晶格畸变,提高了石墨烯铝合金复合材料的纳米硬度以及弹性模量,微纳石墨烯片对部分可动位错钉扎提高了铝合金抗蠕变性能,微纳石墨烯片存在自润滑性提高了铝合金摩擦性能。     

转速对6061铝合金/纯铜异种金属搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用搅拌摩擦焊技术对4 mm厚6061-T6铝合金和纯铜进行连接,研究转速对铝铜异种金属接头组织与力学性能的影响。结果表明,当焊接速度为30 mm/min、搅拌头转速在1 200~1 800 r/min的范围内,可以获得表面成形良好、无缺陷的铝铜异种金属接头。大量破碎的铜被搅入焊核区,形成了组织结构复杂的区域。通过EDS和XRD分析,在焊核区内发现了Al_2Cu、Al_4Cu_9和Al Cu金属间化合物。在界面处,铝和铜发生相互扩散形成金属间化合物层,随着转速的提高,化合物层逐渐变厚。由于晶粒细化、固溶强化作用以及金属间化合物的生成,异种接头的焊核区平均显微硬度值高于铝铜两侧平均硬度,并且在焊核区出现硬度峰值点。随着转速的增加,接头抗拉强度呈现先增大后减小的趋势,所得最优接头抗拉强度为183 MPa,达到铜母材的71.8%,断裂位置位于铝侧热影响区,断裂方式为韧性断裂。     

一种非晶增强铝基复合材料的制备工艺及组织性能

利用搅拌摩擦加工技术成功制备了一种新型非晶增强铝基复合材料,分析其显微组织、硬度以及元素成分分布.试验结果表明,复合材料主要由母材和非晶带交替形成的层状结构组成,显微硬度有明显提高.复合材料中的非晶带产生了一定的晶化,摩擦热、机械搅拌力以及轴肩压力的综合作用可能是导致非晶带晶化的主要原因.     

石墨烯对搅拌摩擦加工铝基复合材料性能的影响

采用结合粉末工艺的两步法搅拌摩擦加工制备石墨烯增强铝基复合材料,研究了石墨烯添加量对复合材料力学性能和导电性能的影响。结果表明,石墨烯的添加对铝基复合材料性能有明显的影响,随石墨烯添加量增加,复合材料的硬度逐渐提高、塑性持续下降,而抗拉强度和电导率均呈先增后减的趋势。石墨烯体积分数为3.7%时,复合材料的抗拉强度最高,达到146.5 MPa,与同等加工条件下的纯铝相比,提高了78.7%,而石墨烯体积分数为1.3%时,复合材料的电导率最高,达到30.62 MS/m,较同等加工条件下的纯铝基体提高了53.4%。     

粉末冶金法制备镀铜石墨烯/铝复合材料的组织与性能研究

采用真空热压烧结法制备了分别添加体积分数为5%和10%镀铜石墨烯的铝基复合材料。通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、布氏硬度计、导热系数测试仪和四探针电阻率测试仪,检测了复合材料的组织、硬度、导热和导电性能。试验结果表明:采用简化的化学镀铜方法在石墨烯表面成功化学镀铜,镀铜后增重2倍左右,镀铜后仍然存在石墨烯团聚现象。利用镀铜石墨烯制备铝基复合材料,避免了石墨烯与铝发生界面反应生成Al4C3。复合材料主要由铝相组成,加体积分数为5%的石墨烯时生成少量Cu Al2,在加体积分数为10%的石墨烯时,铝晶粒细化。随着镀铜石墨烯加入量增加,复合材料致密度下降,导电性能有一定改善,导热性能显著提高,硬度显著增大,添加体积分数为5%和10%石墨烯时其硬度较纯铝的分别提高了12%和75%。