2024铝合金搅拌摩擦焊接头组织结构及力学性能

采用搅拌摩擦焊工艺实现3 mm厚的2024铝合金焊接,对接头搅拌区的组织结构及力学性能进行分析。研究表明,焊核区主要由再结晶和搅拌的双重影响而形成的细小等轴晶组织构成;热机影响区受焊核区剪切力及热循环的影响,晶粒大小不均匀并伴有晶粒变形的现象。力学性能分析表明,接头显微硬度分布特征与金相组织结构一致;当焊接速度为300 mm/min时,接头的抗拉强度达到294 MPa,为母材的69%,接头的断裂形式为韧窝和沿晶断裂特征的韧性和脆性断裂;接头的焊接残余应力以纵向应力为主,纵向残余应力峰值出现在前进侧轴肩作用的边缘处,焊接速度为300 mm/min时峰值达到164.5 MPa。     

紫铜-黄铜搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能

研究了紫铜和黄铜搅拌摩擦焊接的可行性,对焊接接头的金相组织进行了分析,并通过拉伸实验、硬度分析、弯曲实验,对接头的性能进行了验证.结果表明:紫铜-黄铜具有良好的搅拌摩擦焊接性能,可获得与母材等强度的搅拌摩擦焊接接头.焊合区在热力偶合作用下获得动态再结晶组织,接头黄铜一侧热影响区沿厚度方向上下不同,下侧可分为再结晶区、不完全再结晶区、动态回复区;上侧出现明显的偏析现象;接头紫铜一侧热影响区出现明显的须状组织,并有晶粒微溶的迹象.     

2024-T4超薄铝合金机器人搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

机器人作为搅拌摩擦焊系统的载体时,由于其关节采用串联模式进行连接,在焊接过程中关节易发生变形,而变形的释放会导致焊漏等缺陷,制约了机器人搅拌摩擦焊系统在超薄板焊接过程中的应用. 针对上述问题,文中对0.5 mm厚超薄2024-T4铝合金板进行了机器人搅拌摩擦焊工艺研究. 结果表明,增加下压量或提高主轴转速成功实现薄板铝合金焊接,在主轴转速为2 500 r/min,焊接速度为600 ~ 1 000 mm/min工艺参数内,接头强度呈现升高趋势,最高可达408 MPa,达到母材90%. 接头硬度呈双“W”形分布,其断裂形式为韧性断裂.     

铝合金2024-M搅拌摩擦焊接头性能

通过轴向拉伸试验,研究了搅拌针旋转速度对铝合金2024-M接头力学性能的影响.结果表明,轴向拉伸断裂部位随搅拌针转速的变化而变化,高转速下接头组织中有大量块体颗粒被保留下来,降低了接头强度,断裂发生在焊核区;低转速下因轴肩与焊接材料间摩擦机制作用在接头成形中的比例减小,层间结合力减弱,接头断裂面呈现层状结构,焊核区又成为断裂的敏感部位;当焊接速度为20 mm/min时,搅拌针转速存在一个理想的焊接参数范畴,在这个焊接参数范畴内焊接的试样断裂通常发生在母材区,断裂面与拉伸轴成45°,属典型的剪切断裂.     

7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能研究

利用搅拌摩擦焊方法对7075铝合金板进行焊接,探讨了焊接速度和搅拌头旋转速度等焊接工艺参数对焊缝成形及接头力学性能的影响,并对焊接接头的显微组织进行了分析.结果表明:采用搅拌摩擦焊焊接7075铝合金时,焊接接头具有较好抗拉性能.当旋转速度为750r/min、焊接速度为95 mm/min时,焊接接头的强度最高,达到母材抗拉强度(487 MPa)的97.4％,并且其伸长率也较高(为3.1％);当旋转速度为950 r/min、焊接速度为150 mm/min时焊接接头的伸长率最好,为4.7％.总体上看,焊接接头的伸长率和母材相比较低.     

纯铝纯铁搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能

选用3 mm厚冷轧态高纯铝板和退火态高纯铁板作为焊接母材,使用300/400/500/600 r/min-100 mm/min和300 r/min-80/60 mm/min焊接参数进行铝/铁异种金属搅拌摩擦焊对接焊试验。对焊接接头进行显微硬度和拉伸性能测试,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子背散射衍射(EBSD)等对接头组织进行表征。焊缝宏观形貌观察发现,焊缝的正面和背面有孔洞,正面出现毛刺。随着转速焊速比增加,孔洞消失毛刺增加。拉伸试验结果显示,共出现3种失效模式,分别为在300 r/min-100 mm/min参数下孔洞缺陷处断裂,300 r/min-80/60 mm/min参数下Al/Fe界面断裂和400/500/600 r/min-100 mm/min处Al侧基体断裂,3种模式下的最大焊接效率分别为40.1%、41.0%和60.4%,其中Al侧基体断裂模式的焊接效率最高。出现在焊核区的孔洞降低了接头强度,导致了缺陷断裂;在300 r/min低转速下,界面未达到有效的冶金结合,界面强度低于Al基体强度,导致Al/Fe界面断裂。硬度试验结果显示,铝侧硬度呈现先下降后上升...     

5083铝合金搅拌摩擦焊接头的微观组织与力学性能

通过金相分析、拉伸及断口形貌观察等方法研究8 mm厚5083铝合金搅拌摩擦焊接头的显微组织和力学性能.金相观察结果表明:焊核区由细小的等轴晶组织构成;热机影响区受机械和热的双重作用组织发生了较大程度的变形;热影响区仅受热循环的作用,与母材组织相似,但组织稍微有粗化现象.力学试验表明:焊接速度为160 mm/min时,接...     

搅拌头偏移对Ti/Al异种金属搅拌摩擦焊接头成形及拉伸强度的影响

采用搅拌摩擦焊(FSW)完成了3 mm厚TC4钛合金和2A14-T14铝合金的连接,研究了搅拌头偏移对接头的成形及拉伸性能的影响。结果表明在搅拌头向铝合金侧的偏移对接头的最大抗拉强度有显著的影响。接头最大抗拉强度随搅拌头的偏移量的增加逐渐升高。在偏移量为2.0 mm、搅拌头转速从400 r/min增加到700 r/min时,接头的最大抗拉强度逐渐降低。在偏移量为2.5 mm、接头的最大抗拉强度随转速的增加逐渐升高。当在搅拌头转速为700 r/min, 焊接速度为60 mm/min时,所得接头强度最高,约347 MPa,为铝合金母材的83 %。接头的断裂位置和拉伸强度均取决于微观组织和金属间化合物。对于强度最高的接头,由于TiAl相的生成,接头于铝合金侧热影响区发生断裂。     

2024-T4铝合金摩擦搅拌焊接头显微组织分析

摩擦搅拌焊接过程各区域所经历的焊接热循环不同,而且伴有搅拌头的机械作用,必然导致各区域组织结构的不均匀变化,将接头分为不同的区域,各个区域的显微组织有明显差别.通过对2024-T4铝合金摩擦搅拌焊接头的金相观测,分析了各区域组织形态、形成原因和强化相分布,研究了热塑性材料流动情况对孔洞缺陷形成的影响.     

镍中间层对铝/镁异种金属搅拌摩擦焊接头微观组织的影响

采用搅拌摩擦焊(friction stir welding, FSW),引入厚度为0.05 mm镍箔作为中间层,在焊接速度不变条件下,采用不同转速对厚度为4 mm的6061铝合金和AZ31镁合金进行平板对接,对接头进行系列微观组织表征及力学性能测试,探讨转速对接头中镍颗粒分布状态,金属间化合物(intermetallic compounds, IMCs)种类与分布及接头强度的影响规律. 研究结果表明:与未引入中间层接头相比,引入镍改变了铝/镁异种金属FSW接头焊核区(weld nugget zone, WNZ)中IMCs种类及分布,WNZ存在明显的镁合金与铝合金相间的带状组织,其上分布着絮状Al₁₂Mg₁₇、颗粒状Mg₂Ni、层状Al₃Mg₂及大小不一的镍箔颗粒;随着转速增加,镍箔颗粒分布愈加均匀,Al₃Mg₂数量相对减少,且脆性Al₃Mg₂由连续分布逐渐演变为断续分布;当转速为750 r/min时,接头抗拉强度达到最大值,与未引入中间层接头相比,引入镍中间层接头抗拉强度提高了56 MPa,达到镁合金的56.9%.     

LF2铝合金搅拌摩擦焊接接头的组织与性能

对10 mm厚LF2铝合金搅拌摩擦焊接进行了研究.结果表明:焊接厚板时,为防止出现隧道型缺陷,须在较低的焊速和转速下进行.当焊速为9 mm/min,转速为950 r/mln,焊接输入能量为6 230 W时,接头强度值最高,其值与母材强度值相等.接头处由平均尺寸约为15 μm的均匀细小的晶粒组成;热影响区平均晶粒尺寸较大,其最大值约为28 μm;热机械影响区内组织细长,局部区域最大长度可达到85 μm.焊核区平均硬度与母材相当,中心最高硬度可达HV95,近缝区硬度低于母材硬度.     

汽车机械部件用Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金搅拌摩擦焊接接头的微观组织和力学性能

Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金具有较高的强度和优异的综合力学性能。对超高强铝合金板进行了不同工艺参数的搅拌摩擦焊接,结果表明:所有接头的NZ组织均为细小的等轴晶粒,且晶粒尺寸伴随焊接速度的升高而减小,伴随焊头旋转速度的增加而增加。接头显微硬度的最大差值为100 HV,这导致焊接接头具有严重的严重机械异质性。相比于母材,焊接接头的拉伸性能明显下降。     

铝合金搅拌摩擦焊异种焊接头的显微组织和力学性能

对8mm厚6082/5083铝合金进行了搅拌摩擦焊焊接,焊后通过金相分析、拉伸试验和断口形貌观察等方法研究了搅拌摩擦焊异种焊接头的显微组织和力学性能.研究结果表明:在旋转速度800 r/min、焊接速度120 mm/min工艺条件下,接头表面成形良好,内部无明显缺陷.焊核区是由细小的等轴晶组织构成;前进边和回转边的界面形态差异较为明显,前进边的组织形貌呈花纹状,由两种铝合金组织交互融合而成,但回转边组织形貌则呈曲线状,明显将两种组织分开.断口形貌分析显示,接头断裂模式为脆性断裂.     

静轴肩辅助铝镁搅拌摩擦搭接接头的组织与性能

文中将静止轴肩技术应用到铝镁异种合金的搅拌摩擦搭接过程中,并分析了焊接速度对接头成形和力学性能的影响.结果表明,静止轴肩能够增强上下板之间的材料交换,焊后搅拌区呈较大的洋葱环形貌,其内部分布大量的金属间化合物;搭接面处发生良好的冶金结合.由于生成金属间化合物,洋葱环区域的显微硬度值明显高于接头其它区域.X射线衍射结果表明,金属间化合物的主要成分是Al₃Mg₂和Al₁₂Mg₁₇.接头的抗拉强度随着焊接速度的增加呈先上升后下降的趋势,最大值在焊接速度为40 mm/min时取得.     

耐磨铝硅铜合金的双面搅拌摩擦焊

对10 mm厚的铝硅铜合金进行了双面搅拌摩擦焊接,研究了焊接接头的显微组织及力学性能.研究表明,铸态金属晶粒和硅粒子在双面搅拌摩擦焊接过程中得到细化,硅颗粒分布均匀化.反面焊道比正面焊道的晶粒细化和硅粒子均匀化作用更明显.异向焊接的接头强度较低,所有接头均断在焊缝的前进侧.同向焊接的接头强度较高,接头断裂位置取决于焊接参数.选用搅拌头旋转频率为950 r/min、焊接速度为10mm/min的参数焊接时,同向接头表面成形好、内部无缺陷,其强度可达母材的87.4%.     

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.     

6061-T6铝合金的静止轴肩搅拌摩擦焊工艺及组织性能

采用自主研制的静止轴肩搅拌摩擦焊工具系统成功获得了6061-T6铝合金的对接接头. 对该接头的焊缝成形、显微组织、硬度分布以及拉伸性能分别进行了试验研究. 结果表明,SSFSW工艺所得6061-T6铝合金接头具有非常美观的焊缝成形,与常规的FSW工艺相比,几乎没有出现焊缝减薄的现象;焊缝组织分区也有明显的不同,TMAZ非常窄,只有几百微米;接头的硬度呈"W"形分布;在转速1 000 r/min,焊速为200 mm/min时,接头的抗拉强度和断后伸长率达到最大,分别为母材的71.5%和44.6%;拉伸试样均断裂在热影响区,它是接头发生断裂的最薄弱区域.     

纯铜/1350铝合金异种板材搅拌摩擦焊接头的组织与性能(英文)

研究3mm厚的纯铜/1350铝合金异种合金板材的搅拌摩擦焊工艺。通过搅拌头偏置技术,将搅拌头的大部分插入铝合金一侧,在旋转速度和焊接速度分别为1000r/min和80mm/min的条件下,获得无缺陷的接头。在焊核区形成复杂的微观组织中,可以观察到旋涡状花样和层状组织。焊核区没有金属间化合物生成。硬度分布曲线表明,焊核区纯铜一侧的硬度高于1350铝合金一侧的硬度,且焊核区底部的硬度高于其它部分的。接头的抗拉强度和伸长率分别为152MPa和6.3%。断口观察表明,接头断口既存在韧性断裂区域,也存在脆性断裂区域,为混合型断裂。     

5A05(LF5)铝合金搅拌摩擦焊接头的组织和性能

主要研究了5A05(LF5)防锈铝合金的搅拌摩擦焊工艺,并对焊后试样进行了拉伸试验、金相观察以及硬度试验.拉伸试验结果表明当其它工艺条件不变时,试验用铝合金的焊接接头的力学性能与焊接速度有关系,焊接工艺参数选择合适时,对接接头的抗拉强度可达到母材的90%以上,面弯和背弯角度都可达到180°.金相观察结果表明与母材相比,焊核区晶粒细小、均匀.硬度试验表明搅拌摩擦焊焊接接头的硬度分布存在一定的规律,即焊核区的硬度分布近似为均值,由中心向两侧,硬度值逐渐降低,当达到HAZ时,硬度达到最低值,然后其值逐渐增加,最终达到与母材同等水平.