2060搅拌摩擦焊对接接头显微组织与析出相分析

选用Al-Li-Cu-Mg系铝锂合金2060,开展搅拌摩擦焊对接接头显微组织与析出相演变规律研究.搅拌摩擦焊对接接头,呈现典型的母材、热影响区、热机影响区和焊核区四区分布特点.母材为双向板条组织,在α板条中有大量三角形AlCu2Mn化合物析出,但在其它相区,当受到热影响时,该相消失;热影响区组织粗大,热机影响区晶粒受到机械力作用,前进侧拉长,后退侧破碎;焊核区为等轴晶组织,出现了高温析出相AlxCuxMn,均布于整个焊核区域.接头显微硬度在母材区最高,热影响区最低,焊核区低于母材,稳定在115 HV.     

铝锂合金搅拌摩擦焊研究进展

铝锂合金作为一种低密度、高性能的新型结构材料,被认为是航空航天领域中实现飞行器轻量化的理想结构材料之一。而搅拌摩擦焊作为一种固相焊接技术,能够克服铝锂合金熔化焊时易产生的裂纹、气孔等缺陷,在铝锂合金焊接领域具有重要的应用前景。从搅拌摩擦焊焊接工艺、接头组织与性能等方面综述了铝锂合金搅拌摩擦焊近几年的研究进展,总结了其存在的主要问题,并对铝锂合金搅拌摩擦焊技术未来的发展进行了展望。     

柱形光头搅拌针搅拌摩擦焊接铝锂合金接头组织及力学性能

采用柱形光头搅拌针搅拌摩擦焊接5mm厚的铝锂合金轧制板,并对接头组织和力学性能进行了分析.焊后接头形成了三个组织差异明显的区域:焊核区,热机影响区和热影响区.焊核区微观组织呈鱼鳞状;热影响区组织在焊接热循环作用下,发生回复反应,形成棒状的回复晶粒;前进侧和后退侧热机影响区内为颗粒较大的等轴晶晶粒,且后退侧晶粒尺寸大于前进侧.力学性能测试结果表明,焊接速度υ＝40mm/min时,接头获得最高拉伸强度(296MPa);焊接速度υ＝80mm/min时,接头获得最大延伸率(8.6%).硬度测试结果表明,焊缝区发生了软化,前进侧和后退侧材料的软化区间大致相同,但后退侧软化程度高于前进侧.     

铝锂合金搅拌摩擦焊研究

采用柱形带螺纹搅拌针搅拌摩擦焊接5 mm厚铝锂合金轧制板材,并对接头组织、力学性能及断裂特性进行了研究.接头形成差别明显的三个区域:焊核区、热机影响区和热影响区.拉伸实验表明,接头强度随着焊接速度的提高先增加,并于v=60mm/min处达到最大值340MPa;当v＞60mm/min时,接头强度迅速下降.铝锂合金搅拌摩擦接头断裂模式为韧脆混合型断裂,并以脆性断裂为主.     

铝/钢铆接辅助搅拌摩擦焊搭接接头组织与力学性能分析

目的 利用搅拌摩擦焊技术对 4 mm以上厚度的铝/钢板材进行搭接焊接时,容易出现沿厚度方向温度梯度变化大、工艺窗口急剧变窄等问题,难以获得高质量的焊接接头.针对以上问题,采用铆接辅助搅拌摩擦焊的方法,以提高 4 mm以上厚度铝/钢板材搭接接头的力学性能.方法 采用铆接辅助搅拌摩擦焊的方法实现了 7 mm厚 6061铝合金板和 8 mm厚Q345钢板的搭接;研究了下压量对接头焊核晶粒尺寸、抗剪切力和显微硬度的影响,并分析了接头界面显微组织.结果 随着下压量的增大,各接头焊核晶粒尺寸均呈现先减小后增大的趋势,其中矩形槽焊核晶粒尺寸由11.1 μm减小至9.6 μm后又增大至12.7 μm,不开槽焊核晶粒尺寸由11.7 μm减小至 10.2 μm后又增大至 12.4 μm.金属间化合物(IMC)层厚度随下压量的增大而增大,接头抗剪切力呈先增大后减小的趋势,当下压量为 0.3 mm时,矩形槽接头和不开槽接头抗剪切力均达到最大值,分别为17 600 N和15 700 N,并且在下压量为0.3 mm时矩形槽接头和不开槽接头焊核区平均显微硬度均达到最大值,分别为 81.1HV 和 76.8HV.结论 在焊接速度为 100 mm/min、搅拌头转速为600 r/min、轴肩下压量为0.3 mm时,利用铆接辅助搅拌摩擦焊可以提高搭接接头的力学性能,能够有效解决以往 4 mm以上厚度板材搭接接头力学性能较差的难题.     

钛合金搅拌摩擦焊研究进展

搅拌摩擦焊是一种固相连接技术,具有低应力、小变形、绿色环保等优点。在航空、航天等领域广泛应用的钛合金材料的搅拌摩擦焊技术,是目前国内外研究的热点与难点。主要从焊接接头的显微组织、力学性能、搅拌头磨损和复合工艺这几个方面,介绍了钛合金搅拌摩擦焊的研究进展,并对该技术未来的发展趋势进行了展望。     

镁合金搅拌摩擦焊温度场及接头组织形貌特征研究EI北大核心

对AM50镁合金进行了搅拌摩擦焊试验,对应的焊接工艺参数为焊接速度50mm/min和旋转速度1200r/min,并采用热电偶和光学显微镜研究了焊接温度场和接头的组织形貌。结果表明:焊接起始段存在"双峰"和"滞后"现象,中间段仅有"滞后"现象;同一位置不同深度的特征点的温度曲线相似,但峰值温度不同;起始、中间和结束阶段的接头形貌明显不同,其显微组织也呈现不同的特征。     

5083铝合金搅拌摩擦焊接头的显微组织与力学性能

对8 mm厚5083-H321铝合金板进行了搅拌摩擦焊接试验,研究了焊接工艺参数对搅拌摩擦焊接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:该搅拌摩擦焊接头焊核区显微组织为细小的等轴晶组织,热机影响区为拉伸弯曲变形组织,热影响区非常窄,其晶粒尺寸与母材相当;综合接头表面形貌和拉伸性能得到较佳的搅拌摩擦焊接工艺参数为使用搅拌针为三棱形带螺纹、轴肩为内扣型的搅拌头,主轴转速为300 r·min^-1,焊接速率为120 mm·min^-1;在该工艺条件下接头表面成形良好,抗拉强度可达到母材的94.5%。     

镁合金搅拌摩擦焊接组织特征研究

通过对镁合金AZ31进行搅拌摩擦焊获得了成型良好的焊缝,采用金相显微镜对焊缝组织进行了分析,并采用透射电镜和X射线能谱仪对晶粒形貌和晶界析出的第二相进行了观测分析。结果表明,镁合金搅拌摩擦焊可以获得组织致密的焊缝,焊缝区域根据组织特点可以分为焊核区、热机影响区和热影响区;焊核区"洋葱环"之间呈现层片状结构,晶界强化相数量减少且尺寸变小;热机影响区在前进侧和焊核区有明显的分界,晶粒呈细长条状,后退侧和焊核区分界相对不明显,晶粒变形较小;热影响区在前进侧较窄,组织与母材组织相比变化较小,而后退侧热影响区较宽,晶粒尺寸有所增长,这与搅拌摩擦过程中金属切削迁移的堆积过程有关。     

厚板铝合金搅拌摩擦焊匙孔补焊接头组织与性能

研究了35mm厚板铝合金搅拌摩擦焊匙孔补焊工艺,应用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度仪及电子拉伸试验机等对接头的组织与性能进行了研究.结果表明,采用铝合金块材填充匙孔后进行FSW焊接,获得成型良好、表面光滑的焊缝;未加填充材料的匙孔位置,焊缝表面出现沟槽缺陷.FSW焊接一次接头的前进侧焊核区与热力影响区之间存在“吻接”缺陷;FSW焊接二次和三次接头的前进侧和后退侧过渡区均连接良好,二者组织无明显差别;FSW焊接一次和二次接头显微硬度分布呈W型,硬度最低值均出现在前进侧热影响区分别为56HV和60HV;采用搅拌头旋转速率为720r/min,焊接速率为180mm/min焊接工艺条件下,FSW焊接一次     

6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能特征

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉伸实验机和显微硬度计对6005A铝合金搅拌摩擦焊接头的微观组织及力学性能进行了研究.结果表明:焊核区为细小的等轴晶,几乎所有粒子溶于基体;热机械影响区呈现为被拉长的畸变晶粒,且存在大量的位错;热影响区的组织明显粗化,处于过时效状态.与母材相比,搅拌摩擦焊接头的强度及伸长率均有下降趋势,且接头出现软化,最小硬度值出现在前进侧的热影响区内.搅拌头旋转速率为1200r/min、焊接速率为200mm/min时可获得优质接头,抗拉强度达到母材强度的72％,伸长率达到母材的69％.     

TC4钛合金线性摩擦焊接头的组织与硬度分析

采用线性摩擦焊焊接TC4钛合金,对焊态下接头的显微组织及硬度进行了分析与测试。结果表明：焊接接头可分为母材区、热机影响区和焊核区。热机影响区组织由母材至焊核区依次为等轴α相和层片状（α＋β）相沿受力方向被拉长组织、纤维状组织中伴有等轴状α和层片状（α＋β）再结晶晶粒、针状α’和少量的α再结晶组织。焊核区组织为针状α’,而且纵向由中心至边缘组织逐渐粗大。垂直于焊缝方向由母材过渡到焊缝中心硬度逐渐由360HV增大到390HV左右,焊核区纵向硬度由中心向边缘逐渐减小到330HV左右。     

LC52厚板搅拌摩擦焊组织性能分析

采用搅拌摩擦焊方法对厚度为15mm的LC52铝合金板进行了单道焊接试验,并对焊缝的微观组织与力学性能进行了分析.试验结果表明,在旋转速度为1500r/min,且焊接速度为60mm/min时,可以获得较好的焊缝组织,其抗拉强度达到了338MPa.焊核区内是细小均匀的等轴晶,平均晶粒大小在4μm左右.焊缝两侧热机影响区的组织存在较大差异,前进侧热机影响区为塑性变形角较小的窄条形组织,后退侧热机影响区为塑性变形角较大的扁平块状组织.热影响区的组织发生了粗化.焊缝中的部分强化相η'相因过时效转变为η相是焊缝强度低于基材强度的主要原因.     

搅拌摩擦焊接Mg-6Al-1Sn合金组织与性能研究

对搅拌摩擦焊Mg-6Al-1Sn(AT61)合金板材在不同的焊接工艺参数下的组织与性能进行了研究。研究结果表明,在旋转速度为1 200r/min时,焊接速度为60~180mm/min及焊速为180mm/min时,转速为1 200~1 600r/min范围内都能实现良好连接,接头最大抗拉强度系数达到母材的88%,且焊核区的析氢速率低于母材,但电化学性能有所降低。母材中的第二相是Al8Mn5,没有检测到Mg2Sn相,在不同焊接工艺参数下接头组织与母材相比,第二相的类型不变,第二相的分布由条状变为颗粒状。     

搅拌摩擦焊对Mg-Gd-Y-Zr合金组织与性能的影响

对一种Mg-Gd-Y-Zr合金cast-T6状态板片试样搅拌摩擦焊接后的组织与性能进行了研究。结果表明:Mg-Gd-Y-Zr合金的搅拌摩擦焊的焊核区发生动态再结晶,为等轴细晶,硬度值最高;热机影响区基体组织具有热变形特征,第二相会粗化、溶解,硬度值稍低;热影响区晶粒尺寸与母材相当,第二相粗化,硬度值低于母材。在本工作实验条件下,cast-T6铸件试样的焊接系数达0.91,且伸长率相对于母材有大幅度提高。断口形貌SEM分析显示,接头断裂模式为韧性断裂。     

2219铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织对微弧氧化膜生长的影响

采用微弧氧化方法在硅酸盐电解液里在2219铝合金搅拌摩擦焊接头表面均匀生长一层50 μm陶瓷膜, 分析了铝合金基体和焊缝区陶瓷膜的形貌、相组成和显微硬度分布, 探讨了合金显微组织和微弧氧化膜生长过程的相互影响. 结果表明, 铝合金显微组织对微弧氧化膜的生长影响较小, 铝合金基体和焊缝区的微弧氧化膜特性几乎相同, 陶瓷膜都是由α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃和莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂)相组成; 不同区域膜层的显微硬度相等, 其平均硬度约为HV 1500. 另外, 微弧放电高温过程对膜/基界面附近的铝合金显微组织没有影响.     

压铸态AZ91D镁合金搅拌摩擦焊接头微观组织研究

采用搅拌摩擦焊工艺对4mm厚的压铸态AZ91D镁合金进行对接工艺实验,搅拌头旋转速率1500r/min,焊接速率120mm/min;使用光学显微镜和扫描电镜对焊接接头微观组织进行了研究。结果表明:焊缝外观成形美观,但内部存在贯穿型隧道状孔洞缺陷;焊核区为典型的变形-再结晶组织,为细小、均匀的等轴晶;机械-热影响区为变形-部分再结晶组织,热影响区组织形貌与母材相近但伴有轻微的长大现象;焊核区与机械-热影响区的过渡具有以下特征:在前进侧呈现"突变"特征,在后退侧呈现"渐变"特征。