2219-T87铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊方法对8mm厚2219-T87铝合金进行了焊接.对接头的宏观形貌、微观组织、显微硬度及断口形貌进行了分析.结果表明,焊核区为细小的等轴晶粒,晶粒尺寸远小于母材;热机影响区发生了弯曲变形;热影响区组织出现了明显粗化.前进边热机影响区和焊核区形成明显分界线,后退边相对模糊.搅拌摩擦焊对接头各区域沉淀相分布形态有重要影响.接头室温拉伸强度可以达到母材的70%以上.沿焊缝横截面的显微硬度的分布显示,硬度最低点位于后退侧热影响区区域,断裂位置位于后退侧热影响区处,接头的断裂形式为韧性断裂.     

8mm厚7A52铝合金搅拌摩擦焊组织及性能分析

针对8 mm厚的7A52铝合金采用搅拌摩擦焊(FSW)进行焊接试验,研究了其焊接接头的显微组织及力学性能。结果表明:焊接接头宏观上呈V字状,焊核区组织为细小的等轴晶,且焊核区底部的晶粒比焊核区顶部和中部的晶粒更为细小,热影响区组织稍有粗化现象,前进侧和后退侧的热力影响区组织均较焊核区组织粗大;焊接接头显微硬度分布呈现出"W"形变化,焊接接头的平均抗拉强度为452 MPa,达到了母材抗拉强度的89%,断裂位置均发生于热影响区及热力影响区的过渡区,焊接接头的断裂模式为韧性断裂,电化学腐蚀形貌以点蚀和晶间腐蚀为主。     

工艺参数对搅拌摩擦焊变形铝合金接头性能的影响

文中采用搅拌摩擦焊方法对4 mm厚的1060,2024,6061三种变形铝合金板材进行对接试验,焊后利用光学显微镜和扫描电镜分析、对比了焊接接头各区的微观组织和试样断口形貌,并测试了其拉伸性能和显微硬度.结果表明,三种材料接头焊核区的组织细小且焊核区的硬度最高,而热影响区组织粗大且硬度最低.接头的强度都随焊接速度和搅拌头旋转速度的增大呈先增大后减小的趋势,且接头最优抗拉强度与母材强度呈线性关系.拉伸试验中试样在热影响区断裂、断口呈韧窝状,为典型的韧性断裂.热影响区组织粗大和二次相偏聚是造成接头薄弱点的主要原因.     

搅拌摩擦焊工艺参数对铸造AlSi14合金焊接接头性能的影响北大核心CSCD

研究了采用不同焊接工艺参数时铸造Al Si14高硅铝合金搅拌摩擦焊接头的微观组织、力学性能及断口形貌。结果表明,焊核区组织由于发生动态再结晶,晶粒非常细小;热力影响区紧靠焊核区,在较高转速时出现被拉长的组织;热影响区基体α相及共晶Si晶粒尺寸相对于母材均有所增加。在搅拌头转速为1 300 r/min、焊速为100 mm/min时,获得的接头抗拉强度可达到母材的92%;断裂发生在前进侧热影响区,断裂方式是韧性与脆性的混合型断裂;接头显微硬度近似呈"马鞍"形分布,在热力影响区附近硬度低于母材硬度。     

搅拌摩擦焊工艺参数对铸造AlSi14合金焊接接头性能的影响

研究了采用不同焊接工艺参数时铸造Al Si14高硅铝合金搅拌摩擦焊接头的微观组织、力学性能及断口形貌。结果表明,焊核区组织由于发生动态再结晶,晶粒非常细小;热力影响区紧靠焊核区,在较高转速时出现被拉长的组织;热影响区基体α相及共晶Si晶粒尺寸相对于母材均有所增加。在搅拌头转速为1 300 r/min、焊速为100 mm/min时,获得的接头抗拉强度可达到母材的92%;断裂发生在前进侧热影响区,断裂方式是韧性与脆性的混合型断裂;接头显微硬度近似呈"马鞍"形分布,在热力影响区附近硬度低于母材硬度。     

A6N01S-T5铝合金厚板搅拌摩擦焊接头疲劳性能

对42 mm厚A6N01S-T5铝合金型材进行双面搅拌摩擦焊接,焊后沿焊缝横截面将接头分为上、中、下三层分别进行疲劳试验,探究其疲劳性能;通过金相组织观察、显微硬度测试、断口分析等方法分析接头疲劳断裂的原因。结果表明,接头疲劳断裂多发生在热影响区,上、中、下三层的疲劳极限分别为103.9 MPa、101.4 MPa和102.2 MPa;焊核区微观组织为细小等轴晶粒,热影响区组织形貌与母材接近,略有粗化现象;接头显微硬度分布呈W型,母材硬度约为108 MPa,焊核区约为75 HV,距离焊缝中心约10 mm的HAZ软化区硬度值最低,约为55~60 HV;疲劳源多为氧化物夹杂造成的应力集中诱发形成。     

紫铜搅拌摩擦焊接工艺与接头组织性能研究

以10 mm厚T2紫铜为研究对象开展搅拌摩擦焊工艺试验。结果表明,在一定参数范围内,可获得表面成形良好、无内部缺陷的优质接头。接头的宏观截貌由焊核区、热影响区和母材组成,未观察到热机影响区。其中焊核区发生明显的动态再结晶,获得细小等轴晶组织,热影响区晶粒有所长大。接头的显微硬度分布呈"W"形,焊核区和热影响区的硬度值均低于母材,热影响区的硬度值最低,焊核区硬度比较稳定。当转速为400 r/min、焊速为100 mm/min时,接头抗拉强度达到母材的97%。不同参数下接头的断裂位置均位于后退侧热影响区。     

自然时效对2024铝合金搅拌摩擦焊接头拉伸性能和显微硬度的影响

对5 mm厚2024高强铝合金搅拌摩擦焊对接接头进行自然时效处理,时效时间为17520 h,研究焊接态和自然时效态接头的微观组织、显微硬度、力学性能和断口形貌。结果表明,自然时效态接头拉伸性能和显微硬度均较焊接态有所提高,当转速为1000 r/min,焊速为60 mm/min时,焊接接头组织经过自然时效析出大量细小且弥散分布的强化第二相,拉伸性能和显微硬度的改善最显著,抗拉强度达到了354.6 MPa,提高12.9 MPa,达到母材的84.4%,断裂发生在热影响区。焊核区硬度最高值为145.7 HV。自然时效态接头断口形貌呈现典型的韧-脆混合断裂特征。     

轨道交通用铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

通过金相组织观察、断口扫描分析、拉伸试验和显微硬度测试等分别研究了6082-T6和5083铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头的微观组织和力学性能.结果表明,接头断面组织可分为焊核区(WN)、热机影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)、母材区(BM)四个区域.焊核区为动态再结晶的细小等轴晶组织;热机影响区为回复晶粒组织,晶粒产生了较大的弯曲变形;在热影响区发生了晶粒粗化现象,晶粒形态与母材相似.两种铝合金搅拌摩擦焊接头的拉伸断口均呈韧性断裂特征,接头断裂位置为热影响区的前进侧,表明热影响区为接头最薄弱的区域.力学性能测试表明,6082和5083铝合金接头的抗拉强度分别为242 MPa和301.6 MPa,分别达到母材本身抗拉强度的76.8％和88.7％;两种接头的显微硬度分布曲线均存在一个最低值,该最低值位于前进侧的热影响区.     

轴肩尺寸对异种铝合金材料搅拌摩擦焊接头显微组织的影响规律

对5083铝/6082铝异种材料搅拌摩擦焊（friction stir welding,FSW）进行研究,重点分析轴肩直径对横截面形貌、显微组织与显微硬度的影响规律.结果表明,FSW接头焊核区由致密细小的等轴晶组成;增加轴肩直径可增加焊核区沿垂直焊缝方向的宽度以及增大焊核区、热影响区与热力影响区的晶粒尺寸.与后退侧的6082铝合金不同,前进侧5083铝合金的热力影响区发生了动态再结晶.显微硬度呈W形分布,最小值出现在热影响区.显微硬度的测试结果与焊核区的横截面形貌结果吻合.     

转速对7055铝合金搅拌摩擦焊接头断裂特征的影响

采用搅拌摩擦焊对5 mm厚7055铝合金进行对接试验,通过拉伸试验研究不同转速接头断裂位置及其横截面的显微组织,断口形貌特征.结果表明,随着转速的提高,薄弱区发生了转移:当转速为700~800 r/min时,接头在热影响区发生45°剪切断裂;当转速提高至900~1 100 r/min时,接头在焊核区发生"S"形断裂;进一步提高转速至1 200~1 400 r/min时,接头沿着前进侧热力影响区或前进侧热力影响区与焊核区边界发生断裂.断口形貌分析表明,热影响区断口呈现大而深的韧窝,焊核区断口呈现小而浅的韧窝,均属韧性断裂;热力影响区边界断口呈韧-脆混合断裂特征.     

42 mm厚A7N01S-T5铝合金板双面搅拌摩擦焊接头组织及疲劳性能研究

对42 mm厚的A7N01S-T5铝合金板双面搅拌摩擦焊接头进行了组织分析、硬度测试。将接头分为上、中、下三层分别进行高频疲劳试验,通过S-N曲线、断口分析对接头疲劳性能进行研究。结果表明,焊核区微观组织为细小的等轴晶,热影响区组织相对母材有所粗化,前进侧热机影响区组织表现为高度扭曲变形,后退侧组织无明显变形;接头横截面中线的显微硬度分布呈"W"型,焊核区硬度相对母材有所下降,约为母材硬度的88%。距离焊缝中心约25 mm处的软化区硬度最低,约为母材硬度的72%;接头上、中、下三层疲劳极限相近,疲劳试样大多断裂于热影响区软化区,而"S"线缺陷的存在并未引发疲劳源。     

7050-T7451铝合金FSW焊接接头组织及性能

针对6.4 mm厚的7050铝合金,采用搅拌摩擦焊(FSW)进行焊接试验,观察焊接接头的显微组织,并测定其力学性能。结果表明:焊接接头宏观上呈V字状,焊核区组织为细小的等轴晶,热影响区组织稍有粗化现象,前进侧和后退侧的热机影响区组织均较焊核区的组织粗大;焊接接头显微硬度分布呈现出"W"形变化,焊核顶部、中部、底部3个部分的硬度总体上都呈现出"高-低-高-低-高"的分布趋势;焊接接头的平均抗拉强度为435MPa,达到了母材抗拉强度的89%,断裂位置均发生于焊接热影响区及热机影响区的过渡区,焊接接头的断裂模式为韧性+脆性的混合断裂。     

热输入对5A06-6061铝合金搅拌摩擦焊接头断裂特征的影响

在自然冷却和压缩空气强制冷却条件下,搅拌摩擦对接焊接5A06-H112和6061-T651异种铝合金,借助单轴拉伸、纳米压入和显微观测手段,研究热输入对接头拉伸断裂特征的影响规律,揭示其影响机制。结果表明:当转速焊速比(γ)为1.5r/mm(热输入过低)时,焊核区材料因混合不充分形成S线缺陷,导致接头沿此缺陷在焊核区发生脆性断裂;当转速焊速比达到3.0 r/mm后,焊核区材料混合充分,韧性断裂均发生在6061侧的热影响区。随着热输入增加,断裂角度由41°逐渐减小至3°,断裂类型由切断断裂演化成正断断裂。纳米压入硬度分布显示6061侧的热影响区为接头的弱化区域,该区域的宽度和倾角直接影响断裂角度。断口微观形貌分析表明,抑制热输入有助于增大断裂角度,使接头以切断断裂为主,从而产生更多剪切韧窝,提高接头的断裂伸长率。     

2219铝合金搅拌摩擦焊接头晶间腐蚀分析

采用晶间腐蚀试验研究了2219铝合金搅拌摩擦焊接头的晶间腐蚀行为,结合接头显微组织、微观硬度、腐蚀形貌及腐蚀深度,分析母材与焊核区的差异,并对接头晶间腐蚀机理进行了初步的探讨.结果表明,焊核区为细小的等轴晶组织,且接头上表面焊核区的晶粒要大于下表面焊核区的晶粒;母材区硬度最高,下表面焊核区硬度最低;焊核区的耐蚀性优于母材,且上表面焊核区耐蚀性优于下表面焊核区,母材最大腐蚀深度为145.9 μm,上表面焊核区及下表面焊核区最大腐蚀深度为46.3 μm和84.1 μm.     

铝/镁异种材料搅拌摩擦焊接头的组织演化与断裂行为研究

对1060铝和AZ31B镁合金进行异种材料搅拌摩擦对接焊试验,研究了接头的显微组织、织构分布和力学性能。结果表明:从焊核区中心至镁侧热力影响区,平均晶粒尺寸逐渐增大,再结晶分数和大角度晶界占比逐渐降低,微观织构从0001‖WD逐渐转变为0001‖TD。接头焊核区的显微硬度相较母材的增加,由于焊核区和镁侧热力影响区晶粒尺寸的差异,镁侧热力影响区/焊核区界面处显微硬度发生突变。接头的抗拉强度和伸长率分别为75.6 MPa和0.6%,接头的断裂位置为镁侧热力影响区/焊核区界面处,断裂方式为脆性断裂。     

铜/钢异种金属搅拌摩擦焊搭接工艺

采用SKD61模具钢搅拌头对2 mm厚铜/钢异种金属进行搅拌摩擦焊搭接,分析了搭接接头微观组织和力学性能. 结果表明,当搅拌针与钢母材直接接触时,随焊接过程的进行搅拌针不断磨损甚至发生断裂. 焊核区前进侧出现流线区域,在搭接界面结合处形成机械冶金结合. 显微硬度测试显示,铜侧焊核区硬度最高,在搭接界面处硬度分布呈中间高两边低的趋势,接头厚度方向搭接界面处硬度最高. 形成良好结合的搭接接头在拉剪试验中断裂于铜侧热影响区,拉伸断口存在大量韧窝,呈典型韧性断裂模式.     

6063-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头组织及力学性能分析

对4 mm厚6063-T6铝合金进行了双轴肩搅拌摩擦焊接试验. 结果表明,双轴肩搅拌摩擦焊可以实现6063-T6铝合金的焊接,得到表面成形良好且内部无缺陷的接头. 接头宏观形貌为哑铃状,其微观形貌分为焊核区、热力影响区、热影响区及母材区. 在搅拌头转速为1 200 r/min,焊接速度为400~700 mm/min的工艺区间内,接头强度呈先升高后降低的趋势,最高可达181.64 MPa,为母材的68.5%,硬度分布呈W状分布,接头断裂位置位于前进侧热影响区,断裂方式为韧性断裂.     

铝锂合金FSW焊接接头性能

研究2060铝锂铝合金FSW焊接接头性能,采用光学显微镜、SEM等手段分析2060铝锂合金的微观组织、拉伸性能、显微硬度、断口形貌等性能,结果表明:在用FSW焊接2060铝锂合金过程中,当转速升高时,焊核区硬度升高;当焊速升高时,焊核区硬度基本不变,但热影响区硬度最低点向远离焊核区中心的方向移动;较高的焊接速度下(200 mm/min),随转速增加,接头强度逐渐升高,强度系数最高可达到89%;在较低焊接速度下(80 mm/min),随转速的增加,接头强度最高可达母材的87%,延伸率为10%;当转速较低时,断口呈层状结构;当转速较高时,断口出现小的韧窝。     

搅拌头形状对2024铝合金接头组织及性能的影响

采用不同形状搅拌头对4 mm厚的2024铝合金进行搅拌摩擦焊接,对不同接头的宏观形貌、金相组织、力学性能及断口形貌进行了分析. 结果表明,所有搅拌头均能形成良好接头,其中三棱锥搅拌头形成接头横截面呈完整的“洋葱瓣”,焊核区的晶粒尺寸最小为5～11 μm;XRD分析表明,三棱锥搅拌头形成接头焊核区微晶尺寸最小;硬度在热力影响区与热影响区的交界处最小,但三棱锥搅拌头形成的焊缝在此处的硬度值比其它搅拌头的高;所有接头的抗拉强度都达到母材的80%以上,但三棱锥搅拌头形成接头的抗拉强度最高,达到了394.74 MPa,为母材的87.72%,断后伸长率为15.38%. 拉伸断口形貌分析表明,所有接头断裂方式均为塑性断裂.