Mechanical Properties and Microstructure of TIG and FSW Joints of a New Al-Mg-Mn-Sc-Zr Alloy

A new Al-5.8%Mg-0.4%Mn-0.25%Sc-0.10%Zr (wt.%) alloy was successfully welded by tungsten inert gas (TIG) and friction stir welding (FSW) techniques, respectively. The mechanical properties and microstructure of the welded joints were investigated by microhardness measurements, tensile tests, and microscopy methods. The results show that the ultimate tensile strength, yield strength, and elongation to failure are 358, 234 MPa, and 27.6% for TIG welded joint, and 376, 245 MPa and 31.9% for FSW joint, respectively, showing high strength and superior ductility. The TIG welded joint fails in the heat-affected zone and the fracture of FSW joint is located in stirred zone. Al-Mg-Mn-Sc-Zr alloy is characterized by lots of dislocation tangles and secondary coherent Al₃(Sc,Zr) particles. The superior mechanical properties of the TIG and FSW joints are mainly derived from the Orowan strengthening and grain boundary strengthening caused by secondary coherent Al₃(Sc,Zr) nano-particles (20-40 nm). For new Al-Mg-Mn-Sc-Zr alloy, the positive effect from secondary Al₃(Sc, Zr) particles in the base metal can be better preserved in FSW joint than in TIG welded joint.     

2091Al-Li合金TIG焊焊接接头组织与强度

研究了２０９１Ａｌ－Ｌｉ合金ＴＩＧ焊焊接接头焊态及不同热处理状态下的显微组织和拉伸性能。结果表明：在焊态焊缝区已存在少量细小的沉淀强化相δ′相,但由于其体积分数小,沉淀强化作用弱,此对固溶强化为主强化机制,接头强度较低,接头强度系数为６４％,焊后经人工时效处理,由于有大量的沉淀强化相δ′和Ｓ′相析出,沉淀强化作用强,接头强度有明显提高,接头强度系数可达８９％,焊后经固溶处理加入人工时效,沉淀强化相     

变形镁合金TIG焊接头组织和力学性能研究

采用TIG焊、使用与母材同质的焊丝对4.6mm厚的AZ31B变形镁合金进行焊接,利用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计、电子拉伸试验机等手段对焊接接头的显微组织、元素分布、断口形貌、接头硬度和强度等进行了分析.结果表明:焊缝区为细小的等轴晶,组织为α-Mg固溶体和网状分布的B-Mg17Al12金属间化合物;接头硬度分布不均匀,焊缝区最高,热影响区最低;焊缝区Mg元素烧损,Al含量较高;接头抗拉强度达到220MPa,是母材的93%,断裂发生在热影响区,断口形貌为韧-脆混合断裂.     

AZ91D镁合金钨极氩弧焊接头组织性能分析

利用钨极氩弧焊方法,在无填充材料和不开坡口条件下获得了AZ91D镁合金的焊接接头.利用扫描电镜和能谱分析了焊缝组织形貌和成分,测试了接头的显微硬度分布.结果表明:利用钨极氩弧焊方法,在焊接电流为152A、弧焊电压13.4V、焊接速度6.5 mm/s以及采用20 L/min的氩气焊接工艺条件下,可以实现3.4mm厚度的AZ91D镁合金的连接,接头情况良好;焊缝组织主要由黑色基体相α-Mg、白色块体(α+Mg17Al12)共晶体和灰色块体组成;焊缝宽度可达7mm,焊缝区平均显微硬度达到64.5 HV0.2,母材的显微硬度为56.3 HV0.2,接头显微硬度曲线过渡平滑.     

汽车铝水箱钨极氩弧焊接头组织和性能研究

采用金相组织与拉伸性能测试方法,研究了汽车水箱用铝合金钨极氩弧焊接头组织和性能。结果表明,采用ER5183焊丝时,焊缝表面成形良好,表面未发现裂纹,焊接头力学性能最佳。采用5083边角料时,力学性能次之。采用仿ER5183焊丝时,表面出现明显裂纹,焊缝组织中出现较多气孔和夹杂,力学性能最差。     

铁白铜焊接接头的组织和力学性能

对BFe10-1-1铁白铜管采用钨极氩弧焊打底 手工电弧焊盖面的焊接工艺,可获得性能良好的焊接接头;焊缝区的组织为树枝状偏析α固溶体,具有较强的抗腐蚀性;接头的各项力学性能完全满足要求.     

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.     

低密度铌合金焊接性能的研究

采用真空电子束焊接方法,研究了低密度铌合金自身焊、与高强铌合金、高温钛合金等合金的焊接性能。 采用电子束流偏向高熔点合金一侧的焊接方式,针对不同合金,调整相应电流、焊接速度、偏置距离等参数,得到的焊接接头成形良好,抗拉强度优异。室温下自身焊、与Nb521及与TC4合金焊接系数均大于0.9,塑性均与基材保持一致;1100℃下,与Nb521合金焊接强度可达75.3MPa,基本与基材持平。     

YG30硬质合金与因瓦合金TIG焊接头的组织与硬度的分析研究

本文选用不同厚度的Ni-Fe、Ni-Fe-C-Mn-Nb因瓦合金,与YG30在不加填充材料、对接条件下直接进行TIG焊接试验,运用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度仪等对焊接接头的显微组织和硬度进行研究分析。结果表明,Ni-Fe因瓦合金与YG30连接,在YG30/因瓦合金焊接接头界面区硬质合金侧形成η-碳化物;Ni-Fe-C-Mn-Nb因瓦合金与YG30连接,在界面区没有η-碳化物形成。不同厚度、不同工艺参数的焊接接头中,厚度为2mm、电流为135A和厚度为4mm、电流为145A的两种焊接接头组织均匀,界面冶金结合良好,硬度分布过渡平缓。     

Microstructure and Properties of Friction Stir Welded Joints of Al-Mg-Sc Alloy Plates

采用搅拌摩擦焊对铝镁钪合金热轧板和冷轧-退火板进行焊接。测定焊接接头的硬度分布和拉伸力学性能,采用金相和透射电子显微技术分析焊缝区显微组织特征和力学性能的关系。结果表明,热轧板和冷轧-退火板搅拌摩擦焊焊接系数高达92%;焊接接头上焊核区硬度最低、拉伸断口位于焊核区;焊核区在热循环作用下发生部分再结晶导致的亚结构强化的减弱以及Al3(Sc,Zr)粒子共格强化作用的消失是搅拌摩擦焊焊核区强度下降的主要原因。     

变形镁合金AM60焊接接头的组织与性能

以AM60变形镁合金薄板为研究对象，分别采用TIG焊和CO2激光焊两种方法进行焊接，探讨在不同工艺条件下材料的焊接特点．并从宏观成形、微观组织、力学性能等方面对焊接质量进行评价。试验结果表明：在工艺参数合适的条件下，加焊丝TIG焊和激光焊均能获得成形较好的焊接接头TIG焊接头热影响区较宽．焊缝深宽比小，而激光焊时热影响区不明显，焊缝深宽比大；两种焊接方法所获得的焊缝区组织均为均匀的等轴晶，但激光焊时焊缝组织更细，从而使接头抗拉强度大幅度提高，达到母材的94％左右。     

含铒铝合金激光焊接接头组织与性能研究

对含铒铝镁合金冷轧板进行了激光焊接,分析了接头的各区域的微观组织和力学性能,探讨了铒对焊缝及热影响区组织与性能的影响。结果表明:由于稀土元素Er的加入,使焊缝中心晶粒尺寸减小到30μm左右;熔合线附近出现"细晶层";热影响区晶粒未见明显长大;焊接接头焊缝截面的显微硬度呈W形分布;Er对焊接接头的抗拉强度提高并不明显,接头抗拉强度为母材的70%。     

6082铝合金MIG焊焊接接头组织与力学性能研究

通过拉伸、弯曲、硬度试验以及金相分析等对6082铝合金MIG焊接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用5087焊丝焊接6082铝合金时,具有较好的抗拉性能,板厚8和4mm的焊接接头焊态的抗拉强度分别为母材的77.8%和73%;弯曲断裂集中在熔合线处,弯曲角度均较小;6082铝合金MIG焊接头焊缝中心组织为等轴晶,靠熔合线的焊缝晶粒沿散热方向呈柱状晶,熔合区晶粒粗大;软化区出现过时效效应,使Mg2Si长大,成为接头最薄弱的区域。     

AZ71镁合金TIG焊焊接接头微观组织与力学性能

采用钨极氩弧焊接方法对2.2mm厚镁合金AZ71薄板进行焊接加工。焊后对接头进行拉伸试验和硬度测试,结果表明:采用90A的电流焊接时,接头抗拉性能最好(281.23MPa),达到母材的89.58%。断裂发生在焊缝区,焊接接头断口呈准解理断口,接近解理断口;母材断裂为延性断裂,断口呈韧窝断口;焊缝区显微硬度最高,其次是母材,热影响区硬度最低。     

1420铝锂合金双光点激光焊接头组织性能

在2mm厚1420铝锂合金双光点激光焊接试验的基础上,研究接头的组织与性能。对比分析单、双光点激光焊接头各区域的组织、显微硬度及室温拉伸力学性能,并观察断口形貌。结果表明:1420铝锂合金双光点激光焊接头组织与单光点激光焊接头组织分布类似,从熔合区至焊缝中心依次是等轴细晶、柱状晶和等轴树枝晶,但较单光点接头细化;双光点激光焊接头各区域硬度低于母材,但高于单光点激光焊接头;双光点激光焊接头焊态抗拉强度较母材下降,但略高于单激光焊接头,可达母材的86%。     

铂基合金与GH3128合金电子束焊接接头组织与性能研究

采用电子束焊接技术对铂基合金与GH3128进行焊接。利用工业CT、扫描电子显微镜、显微硬度仪和材料万能试验机,研究了铂基合金与GH3128焊接接头显微组织、力学性能及断口形貌。结果表明:铂基合金与GH3128具有良好的焊接性能,焊接接头的质量良好,无缺陷,成分均一,焊缝区显微硬度在360~380之间,焊缝强度为499 MPa,断裂方式为韧性断裂,断裂位置位于铂基合金一侧。     

AZ91镁合金TIG焊接接头组织性能的磁场控制

将外加纵向交流磁场引入到5mm厚AZ91镁合金板的TIG接焊中,研究磁场电流对其焊接接头力学性能和微观组织的影响.结果表明,外加纵向磁场通过旋转电弧对熔池进行搅拌,可以使焊缝晶粒得到细化,进而使焊接接头的抗拉强度和硬度等力学性能得到改善;当磁场电流Im=1A时,焊接接头的力学性能达到最大值,此时焊缝硬度为88.09 HV,接头抗拉强度为269.3 MPa.     

铝合金搅拌摩擦焊搭接接头工艺及组织性能研究

对铝合金3003进行一系列的搅拌摩擦搭接焊试验,并对焊接接头的工艺及组织性能进行了分析。试验结果表明:焊接接头可分为3个区域:焊核区、热机械影响区和热影响区,各区域的组织有明显的特征。当搅拌头的旋转速度为1120 r/min,焊接速度为50mm/min时,焊缝成型良好,当焊接工艺参数选择不恰当时,会产生飞边、沟槽、隧道型缺陷、钩状缺陷及波浪状曲线等缺陷。同时该旋转速度下各焊接速度所对应的抗拉强度普遍较高,基本可以达到母材抗拉强度的75%以上。在搭接焊核区硬度较高,有的甚至超过母材,在上板前进侧的热影响区硬度达到最低值。     

AZ61镁合金薄板TIG焊接头的组织和性能

对3mm厚的AZ61镁合金薄板采用AZ31、AZ61两种焊丝进行TIG焊,探讨焊丝成分对焊接接头组织和性能的影响。通过光镜、扫描电镜、X-ray和力学性能测试等手段,分析了两种焊丝所焊接头的外观形貌、显微组织、焊缝析出相和力学性能等的差异。结果表明:采用这两种焊丝都能获得无明显缺陷的焊接接头,AZ61焊丝的焊缝宏观形貌优于AZ31。焊缝区组织为细小等轴晶,主要存在α-Mg和β-Mg17Al12两种相,热影响区组织较粗大。采用AZ31焊丝接头的焊缝区和热影响区硬度均低于母材;采用AZ61焊丝的接头与母材相比焊缝区硬度值较高而热影响区硬度较低。拉伸断裂位置均为热影响区粗晶区。