汽车用AZ31镁合金与6061铝合金的异质搅拌摩擦焊工艺研究

采用适当的焊接工艺,实现了汽车用AZ31镁合金与6061铝合金异质金属间的对接搅拌摩擦焊,并进行了显微组织、物相组成和力学性能的测试与分析。结果表明,该异质搅拌摩擦焊接头具有较佳的力学性能,接头的室温抗拉强度为243 MPa,是AZ31母材的93.8%、6061母材的78.4%;接头的室温伸长率为8.5%,是AZ31母材的89.5%、6061母材的70.8%。     

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%。     

6061铝合金薄板FSW接头组织和力学性能分析

利用搅拌摩擦焊(FSW)技术对1 mm厚的6061-T6铝合金薄板进行拼焊,研究FSW工艺参数对焊接头组织和力学性能影响。结果显示,FSW工艺参数对接头的金相组织和力学性能有显著影响。最佳焊接工艺参数为搅拌头旋转速度为15000 r/min,搅拌头前进速度为300 mm/min,其获得的接头抗拉强度为247 MPa,达到母材的74.8%;伸长率为5.3%,达到母材的41.1%。     

自然时效及人工时效对6061-T6 FSW接头性能的影响

6061-T6 铝合金是Al-Mg-Si系可热处理强化铝合金,其搅拌摩擦焊焊态下接头性能优于传统焊接方法,但并未达到较优水平.文中对不同自然时效条件及人工时效下6061-T6搅拌摩擦焊接头金相组织、显微硬度和拉伸力学性能进行了观察和测试,发现随着时效时间的延长,焊缝硬度有所回升,时效30天时趋于稳定,接头强度达到母材的72%;经人工时效后,提升接头性能效果明显,强度达到母材的84%,但断后伸长率下降.     

非铁金属的焊接

7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊接试验分析 在不同焊接参数下进行了7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊试验,对接头显微组织进行了光学和TEM分析．并测试了接头的抗拉强度和硬度分布。焊接工艺参数通过影响接头微观组织和焊接缺陷来影响接头的力学性能,在转速800r／min和焊速200mm／min的情况下,接头的抗拉强度最高达到母材强度的88％。     

非铁金属的焊接

7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊接试验分析 在不同焊接参数下进行了7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊试验,对接头显微组织进行了光学和TEM分析．并测试了接头的抗拉强度和硬度分布。焊接工艺参数通过影响接头微观组织和焊接缺陷来影响接头的力学性能,在转速800r／min和焊速200mm／min的情况下,接头的抗拉强度最高达到母材强度的88％。     

铝合金薄板高转速搅拌摩擦焊接头组织与力学性能

采用高转速微型搅拌摩擦焊接工艺实现了0.8 mm厚6061-T6铝合金薄板对接。利用OM、SEM、TEM及EBSD等测试技术探讨了高转速对接头微观组织及力学性能的影响规律。结果表明,高转速焊接6061-T6薄板时,焊缝表面成型良好,焊缝各区域组织呈连续均匀过渡。与常规搅拌摩擦焊相比,高转速工艺下,焊缝区b-Mg2Si、S相(Al2Cu Mg)和Al8Fe2Si析出相数量增多,特别是长条状b-Mg_2Si数量增多,焊缝区显微硬度值明显提升;转速8000 r/min、焊速1500 mm/min条件下,接头最大抗拉强度高达301.8 MPa,是母材抗拉强度(351.7 MPa)的85.8%;转速对6061-T6铝合金超薄板高转速搅拌摩擦焊对接接头抗拉强度影响较小,接头断裂模式为脆性断裂为主的韧-脆混合断裂。     

6061/AlSi12异种材料搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能

对异种材料6061铝合金和Al Si12合金进行搅拌摩擦焊接试验,探究了6061/AlSi12异种材料搅拌摩擦焊接接头的组织与不同焊接速度对力学性能影响。结果表明:经拌摩擦焊接后,焊核区域由于受到搅拌针强烈的搅拌作用和摩擦作用,受到较高温度的热循环,使得6061晶粒发生再结晶,晶粒细化,块状Si发生缩颈、熔断并粒化,弥散分布在基体上,从而提高接头强度;当焊接速度为400 mm/min时,接头的抗拉强度达到最大175.93 MPa,是6061母材的70%,是Al Si12母材的90%;接头焊缝断面的横向微观硬度分布呈现"阶跃"式,当焊接速度为200 mm/min时,焊核区域的硬度最大。     

基于机器人控制系统的镁合金环缝搅拌摩擦焊接头性能

基于ABB机器人控制系统的搅拌摩擦焊方法,进行了5 mm厚AZ31B-H24镁合金环缝的单道次对接焊试验,并进行显微组织、力学性能和疲劳性能的测试和分析。结果表明,镁合金环缝接头成形性好、内部无缺陷,并具有较佳的力学性能和疲劳性能。接头在-20℃、20℃和150℃时的抗拉强度分别达到母材的97.7%、97.3%和97.2%;0.5σb、0.6σb、0.7σb、0.8σb应力加载级别时的疲劳寿命分别达到母材的95.4%、95.8%、95.3%和95.9%。     

铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊组织非均质性对接头力学性能的影响

对6061-T6铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊(stationary shoulder friction stir welded, SSFSW)接头组织非均质性与力学性能的相互影响进行了定量分析. 结果表明,SSFSW焊接接头存在明显的组织非均质性,表现在晶粒尺寸及形状、沉淀相种类及分布形态不同,其中沉淀相析出不同是影响力学性能差异的主要因素. 由于组织非均质性导致紧邻焊核区的热影响区软化严重,其硬度和抗拉强度在接头区域最低,分别为母材的60%和72%,为接头最薄弱部分. 由于沉淀强化和晶粒细化效应,焊核区的强度与塑性最好,而抗拉强度和断后伸长率分别达到母材的88%和215%. 随着与焊核区距离的增加,热影响区抗拉强度和屈服强度逐渐增加,断后伸长率不断降低.     

体育器材用镁合金/铝合金异质FSW接头的疲劳性能研究

以单面对接方式,进行了体育器材用AZ31镁合金与7005铝合金的异质搅拌摩擦焊接(FSW)实验,并进行了接头的显微组织、疲劳性能测试与分析。结果表明,该异质FSW接头的疲劳断裂位于焊缝处;在0.65σb应力加载级别时,异质FSW接头的疲劳寿命分别是AZ31镁合金母材的50%、7005铝合金母材的38%。     

热输入对汽车用铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

采用不同的搅拌头轴肩直径,即以不同的热输入进行汽车用5052-T6铝合金搅拌摩擦焊试验,并进行了接头显微组织、织构、力学性能和疲劳性能的测试与分析。结果表明,随着热输入的增加,接头焊核区平均晶粒尺寸先减小后增大,焊核区织构先弱化后增强,接头的力学性能和疲劳性能先提高后下降;搅拌头轴肩直径优选为20 mm,其搅拌摩擦焊焊接接头的抗拉强度、疲劳寿命分别达到母材的98%、92%。     

建筑用不绣钢与铝合金的异质搅拌摩擦焊研究

采用单面对接焊,进行了建筑用304L不锈钢与5083铝合金的异质搅拌摩擦焊试验,并进行了宏观形貌、X光无损探伤、显微组织和力学性能的测试与分析。结果表明,异质搅拌摩擦焊接头的室温抗拉强度达248 MPa,分别是5083铝合金和304L不锈钢母材室温抗拉强度的92%、47%;接头的室温伸长率达11%,分别是5083铝合金和304L不锈钢母材室温伸长率的92%、26%。     

AZ31B镁合金搅拌摩擦焊接头的组织与性能

对我国航天工业中常用的6.6 mm厚的AZ31B镁合金进行了搅拌摩擦焊试验,获得了型面良好、表面质量光滑、检测无缺陷的焊接接头。对比分析了镁合金在不同工艺参数下的焊接接头拉伸、硬度以及断裂等力学性能;同时,研究了AZ31B镁合金搅拌摩擦焊在不同区域的显微组织结构。结果表明,焊接接头抗拉强度达到250 MPa,为母材的89.3%,焊接接头硬度大于母材硬度,接头断裂位置位于前进边热力影响区附近;焊核区晶粒大小均匀,热力影响区晶粒大小不一,存在焊核区塑性流动和搅拌头的转动双重作用结构,从而论证了航天AZ31B镁合金搅拌摩擦焊的可行性。     

机床用铝合金/不锈钢的异质搅拌摩擦焊工艺

采用不同工艺参数下的搅拌摩擦焊对接焊方法,进行了机床用6063铝合金/304L不锈钢的异质焊接试验,并进行了接头的X光无损检测以及显微组织和力学性能测试。结果表明,搅拌头旋转速度500~650 r/min、焊接速度155~185 mm/min时可获得良好的焊接接头;接头抗拉强度可达139 MPa,达到6063铝合金母材抗拉强度的67%,达到304L不锈钢母材抗拉强度的17%。搅拌头旋转速度优选550 r/min、焊接速度优选180 mm/min。     

6061铝合金FSW接头与MIG焊接头对比试验

采用搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊分别对6061铝合金板进行了焊接试验,测试了焊接接头的强度,观察了焊接接头的金相组织,并进行了接头的硬度分布测试.结果表明,搅拌摩擦焊接头抗拉强度高达212.05 MPa,是母材抗拉强度的86％,比MIG焊的接头强度略高.焊接接头软化区宽度比MIG焊接头软化宽度窄.6061铝合金母材为典型的轧制组织,焊核区为细小的等轴晶组织,MIG焊接头焊缝为柱状晶组织.     

6061铝合金厚板搅拌摩擦焊工艺研究

对30 mm的6061-T651铝合金厚板开展了搅拌摩擦焊工艺研究,探讨了不同的旋转速度、焊接速度及热处理工艺对铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响。研究结果表明,6061-T651铝合金厚板焊缝飞边较小,表面纹路清晰,厚度减薄量较小;焊缝区域材料密实,未发现明显的未焊透、内部孔洞、隧道等焊接缺陷。当焊接旋转速度为385 r/min,焊接速度为150 mm/min时,搅拌摩擦焊接头的抗拉强度最高,为203 MPa,达到母材抗拉强度的70%;热处理后其抗拉强度为285 MPa,达到母材抗拉强度的98.4%,接近等强匹配。热处理提高了焊接接头的抗拉强度和冲击性能,对接头的弯曲性能影响较小。     

铝合金与低碳钢的异质搅拌摩擦焊接头组织与性能

采用搅拌摩擦焊方法,并在焊前将Q235低碳钢在150℃预热10 min,成功实现了8 mm厚5083-H112铝合金与Q235低碳钢的搅拌摩擦焊接,并进行了接头显微组织、物相组成、显微硬度分布和力学性能的测试与分析。结果表明,该异质金属接头成形较好,焊缝质量较高,接头抗拉强度达到铝合金母材的81%;接头焊核区由Al相、Fe相和Fe3Al金属间化合物相组成。     

热源同轴辅助搅拌摩擦焊工艺特性分析

研究了激光同轴辅助搅拌摩擦焊中激光/搅拌摩擦焊的热量分配对不同系列铝合金焊缝成形、接头力学性能及显微组织的影响,并得到了相应的优化能量分配条件.结果表明,加入激光辅助热源可有效扩大工艺参数窗口,特别是流动性差的5A06和2219铝合金,焊接速度可提升30%以上.激光辅助热源对6061及5A06铝合金焊接接头性能影响较小,对2219铝合金搅拌摩擦焊接头的性能影响明显,焊接热输入增大后,接头性能下降,但总得来说,加入激光辅助热源能够在更小的焊接热输入下获得更高的接头性能.     

异种铝合金搅拌摩擦焊工艺研究

以厚度为5 mm的铸造铝合金ZL114和变形铝合金6061为研究对象进行搅拌摩擦焊对接试验,设计正交试验研究了焊接参数对ZL114/6061异种铝合金搅拌摩擦焊接头形貌和力学性能的影响。结果表明,搅拌头转速对焊接接头强度影响最大,搅拌头行走速度次之,下压量影响最小。当搅拌头转速为1 200 r/min、行走速度为200 mm/s、下压量为0.1 mm时可获得较好焊接接头性能,接头平均抗拉强度为285 MPa,达到母材强度的89%以上,接头伸长率为9.17%,达到母材伸长率的54%以上;焊核区晶粒呈细小分布,热力影响区晶粒呈细长分布,硬度最低。焊接接头拉伸断裂形式呈现韧-脆混合断裂。