FSW对2A12铝合金时效成形的影响

为评价2A12铝合金FSW构件的时效成形工艺,研究了FSW对2A12铝合金时效成形的影响,设计了以时间为参数变量的带焊缝与不带焊缝时效成形工艺的对比试验,并进行FSW焊件与非焊件时效成形力学性能对比研究及成形性分析。结果表明,在其他条件相同的情况下,非焊接试样时效成形时,最佳回弹时效时间为10h,回弹率达25.41%;FSW焊件时效成形时,最佳回弹时效时间为8h,回弹率达33.49%。非焊接试样时效时间8h,抗拉强度达到463.4MPa;FSW试样时效时间8h时,抗拉强度达到354.1MPa。经时效成形处理的非焊接试样和FSW试样的强度均有提高,且非焊接试样的硬度明显高于焊接试样。FSW工艺对时效成形试样的回弹、力学性能及表面硬度均产生了不同程度的负面影响。     

2A12铝合金筋板件搅拌摩擦焊工艺及焊后时效成形

基于焊接结构件的时效成形工艺为大型整体壁板类零件的低成本制造提供了一条新思路.为评价该工艺的可行性并探索其实现基础,针对2A12铝合金典型筋板试验件,探索了其搅拌摩擦焊工艺,并对焊后筋板件的时效成形性进行了评价.结果表明,采用单独的T型搅拌摩擦焊工艺即可实现该类筋板件的焊接成形,且调整焊接工艺参数,可获得良好的焊接性能.焊接接头不同区域表现出与母材在组织和性能上的差异性,前进侧热机影响区为其薄弱区.焊后筋板件具有较好的蠕变时效成形效果,零件成形质量随时效时间和时效温度的增大而提高.     

7075铝合金搅拌摩擦焊构件时效成形性能

为评价7075铝合金搅拌摩擦焊构件的可时效成形性,基于机械加载时效成形试验,对比研究了时效温度为180℃时不同时效时间下的T型搅拌摩擦焊构件和非焊构件的时效成形规律。结果表明,T型搅拌摩擦焊工艺的存在对7075铝合金构件时效成形回弹率有显著影响,有利于构件的成形,且随着时效时间的延长,构件回弹率呈现先减小后增大的趋势,时效时间为12 h时回弹率达到最小值。时效成形过程对焊接构件拉伸性能有一定影响,但受焊接接头不均匀特征的影响,时效成形后构件的拉伸性能低于非焊构件,接头焊缝前进侧为其薄弱区。     

热处理对2A12铝合金搅拌摩擦焊板件时效成形的影响

为减弱或消除搅拌摩擦焊工艺(FSW)对时效成形的不利影响,改善2A12铝合金FSW构件的时效成形后的综合性能,通过设计不同的预热处理和时效成形组合工艺,试验研究热处理对2A12铝合金FSW构件时效成形组织和性能的影响。结果表明,在其他条件相同的情况下,预热处理(退火+固溶处理)可有效改善FSW构件的时效成形性。与单一时效成形过程相比,退火+固溶+时效成形组合工艺下,焊接构件的回弹率降低,抗拉强度和焊缝硬度显著提高,且预热处理的存在使得焊缝区域组织得到一定程度的细化和均匀化。经退火+固溶+时效成形的焊件,回弹率可达17.98%;抗拉强度可达394 MPa,为母材的89.5%。     

7A52铝合金搅拌摩擦焊的焊缝成形

针对7．6mm厚的7A52铝合金，研究了搅拌头的形状和焊接工艺参数对焊缝成形的影响，分析了搅拌摩擦焊缺陷产生的原因。结果表明，搅拌头的形状决定了焊接时焊缝成形的旋转速度范围；搅拌头旋转速度、焊接移动速度、焊接倾角、搅拌头轴肩压入被焊接件表面深度等都对搅拌摩擦焊焊缝成形有重要影响，只有合适的工艺匹配才能保证焊缝成形良好。     

喷射成形7055铝合金FSW焊工艺与性能

采用搅拌摩擦焊接方法对厚度为4 mm的喷射成形7055铝合金板进行焊接试验.分析了焊接速度和旋转频率对接头力学性能的影响,对焊缝的显微组织和断口进行了微观分析.结果表明,当焊接工艺参数选择合适时,可得到外形美观,无缺陷的焊缝.另外焊接接头力学性能与焊接工艺参数存在一定的关系,在旋转频率为1 000r/min,且焊接速度为100 mm/min时,可以获得较好的焊接性能,抗拉强度可以达到455MP,断裂形式为韧性和脆性的混合型断裂;焊缝中存在3个组织变化区,其中焊核区内是细小均匀的等轴晶;焊缝显微硬度的最低值出现在前进侧,说明前进侧是焊缝的薄弱环节.     

时效成形对7075铝合金焊接接头显微组织与力学性能的影响

采用搅拌摩擦焊工艺(FSW)、时效成形试验、维氏硬度、金相观察和拉伸性能测试等方法研究了在180℃和不同时效时间下时效成形对7075铝合金FSW焊接接头显微组织与力学性能的影响。研究结果表明:随着时效时间的增加,母材区的第二相粒子逐渐减少,晶粒发生细化,热影响区与热机影响区的第二相粒子先增加后减少,在12 h时达到最多,焊核区的第二相粒子数量上无明显变化;抗拉强度与伸长率均先增大后减小,抗拉强度在12 h时达到最大,最大值为364. 15 MPa,伸长率在10 h达到最大值,最大值为3. 72%,拉伸断裂位置都在焊缝的前进侧。随着时效时间增加,各区硬度呈下降趋势,整体上母材区的硬度最高,热影响区的硬度最小,焊核区的硬度大小处于母材区与热影响区之间。     

2024-O铝合金FSW拼焊板成形性能研究

利用杯突试验方法测试了2 mm厚2024-O铝合金母材及搅拌摩擦焊拼焊板焊态和焊后退火态的杯突值,并利用ABAQUS数值模拟方法研究了杯突过程中试样应力和应变的分布特征,结合焊接接头的显微硬度测试和微观组织观察结果,讨论了影响拼焊板成形性能的主要原因。杯突试验结果表明,母材、焊态和焊后退火态拼焊板杯突值分别为11.53 mm、8.23 mm和10.49 mm。杯突试验过程的数值模拟结果表明,等效塑性应变最大位置是杯突试样的薄弱区,该区减薄率最大,是裂纹的起裂位置,这与杯突试验中裂纹出现的位置一致。在搅拌摩擦焊接过程中的热-机械作用下,焊核区Al基体发生动态再结晶导致的细晶强化以及Al_2CuMg相发生溶解产生的固溶强化是焊态接头焊核区显微硬度升高的主要原因。焊后退火处理过程中,焊核区Al基体晶粒尺寸增加以及从过饱和Al基体中脱溶析出的Al_2CuMg相发生粗化,导致退火态接头焊核区显微硬度明显下降。降低焊核区与周围金属的力学性能差异能够有效提高焊缝与周围金属的协同变形能力,进而提高拼焊板的成形性能。     

电场固溶处理对2A12铝合金时效成形的影响

基于静电场固溶处理制坯为铝合金时效成形提供了一种新的方法。为评价该工艺的可行性,研究了不同电场强度对2A12铝合金时效成形的影响,探索了在不同固溶电场强度下的时效成形性与普通固溶处理后时效成形的差异,对处理后的2A12铝合金试件进行力学性能测试与显微组织分析。结果表明:电场固溶处理+时效成形对2A12铝合金的组织和性能有一定的影响,较普通固溶处理+时效成形表现出良好的成形性和伸长率;随着电场强度的增加回弹率逐渐降低,韧窝数量增加且尺寸增大;在固溶时施加5.2 k V·cm-1的电场强度可以促进第二相的溶解,导致Cu Al2析出相的比重增大。     

3A21铝合金FSW与MIG焊对比试验分析

采用搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊两种焊接方法对8 mm厚的3A21铝合金进行焊接,分别对采用两种方法焊接的试件进行组织和力学性能分析。结果表明,相同环境条件下,MIG焊接头晶粒生长方向性较强,加之空气湿度等因素一起,试件内部出现了气孔缺陷。而搅拌摩擦焊接头形成致密的同心环结构,在加压的全塑化条件下形成无缺陷的致密组织。搅拌摩擦焊接头抗拉强度明显高于MIG焊接头,其最高抗拉强度可达89.5 MPa。MIG焊接头正面弯曲性能高于FSW接头,两者的背面弯曲性能相当。     

2219铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀行为

采用晶间腐蚀试验和剥落腐蚀试验研究了2219铝合金搅拌摩擦焊接头的腐蚀行为,结合金相显微镜、扫描电镜及能谱仪等分析手段研究了接头腐蚀后的表面形貌和腐蚀产物的成分,并对接头腐蚀机理进行了初步的探讨.结果表明,搅拌摩擦焊焊核区耐蚀性比母材高;腐蚀从点蚀开始,逐渐发展为晶间腐蚀和剥落腐蚀的全面腐蚀形貌;接头组织成分的均匀化,降低了材料形成局部腐蚀原电池的倾向,使得电位正向移动,接头耐蚀性增强.     

Mechanical properties of underwater friction stir welded 2219 aluminum alloy

Underwater friction stir welding of 2219 aluminum alloy was carried out in order to further improve the joint performances by varying welding temperature history. The results indicated that the tensile strength of the joint can be improved from 324 MPa by external water cooling action in normal to 341 MPa. However, the plasticity of the joint is deteriorated. The underwater joint tends to fracture at the interface between the weld nugget zone and the thermal mechanically affected zone on the advancing side during tensile test, which is significantly different from the normal joint.     

Recent progress in corrosion protection of friction stir welded high-strength aluminum alloy joints

Friction stir welding (FSW) has been widely used in many industries, with which high-strength aluminum alloys can be well joined. However, the corrosion resistance of FSW high-strength Al alloy joints is relatively poor, which limits their industrial applications. The joints shall be protected against corrosion. In this review, therefore, the current status and development of corrosion protection for FSW high-strength Al alloy joints are presented. Particular emphasis has been given to different protection methods: lowering heat input, post-weld heat treatment, surface modification and spray coatings. Finally, opportunities are identified for further research and development in corrosion protection of FSW high-strength Al alloy joints.     

7050铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀行为分析

7050高强铝合金被广泛应用于飞机的承力构件、火箭舱段、导弹、飞船等空间载荷承力结构的制备.航空航天飞行器服役环境恶劣（雷电、雨水、辐射、除冰液等）,对腐蚀性能特别是应力腐蚀开裂性能有较高的要求,然而高强铝合金FSW接头在特定服役环境下的接头性能数据包括腐蚀性能尚不完善.基于此,文中重点研究不同焊接热输入对接头腐蚀行为的影响.采用晶间腐蚀、四点弯曲应力腐蚀试验,选择不同的加载应力,揭示高强铝合金腐蚀行为.结果表明,高强铝合金应力腐蚀敏感性强,不论是优化焊接参数,还是改变热输入,单纯通过焊接过程本身控制很难改善应力腐蚀敏感性.     

5052与6061异种铝合金搅拌摩擦焊接头的组织和力学性能

采用搅拌摩擦焊(FSW)方法对6 mm厚的5052和6061异种铝合金进行了焊接,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)分析母材和焊接接头的显微组织和断口形貌,利用XRD分析了搅拌区域的物相组成,并测试了室温拉伸性能和显微硬度。结果表明,5052合金置于前进侧时更有利于材料在焊核区域的相互混合,焊接接头的最低硬度在5052合金一侧热影响区(HAZ),并在这个区域发生了断裂,断裂特征为韧性断裂。焊接接头的最大抗拉强度为225 MPa,伸长率为5.77%。     

滚动轧制对铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

采用自制滚动轧制头对5 mm厚铝合金7050搅拌摩擦焊接头的上表面及背面进行滚动轧制,并与其焊接态的接头作对比,研究了滚动轧制对焊接接头性能的影响. 结果表明,滚动轧制后接头表面的粗糙度由最大9.58 μm降低到平均约0.85 μm. 表层发生了剧烈的塑性变形,晶粒明显细化形成约200 μm厚的细晶层,亚表层晶粒细化程度降低,在焊核区伴有剪切带产生. 接头表层硬度明显提高,其平均硬度高达HV210,相比轧制前硬度HV110提高了91%. 接头表层残余应力由原来的拉应力转变为压应力,最大残余压应力场深度约为200 μm. 疲劳源由表层移至亚表层,疲劳寿命显著提高.     

7075铝合金搅拌摩擦焊接头沉淀相析出行为

利用搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)技术对厚度为6 mm的7075铝合金进行平板对焊,使用金相显微镜、显微维氏硬度仪对7075铝合金FSW接头进行微观组织观察和显微维氏硬度测试,使用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)对合金进行物相分析,使用透射电镜(transmission electron microscopy,TEM)对接头焊核区(welding nugget zone,WNZ)、热机影响区(thermal-mechanically affected zone,TMAZ)、热影响区(heat affected zone,HAZ)及母材(base metal,BM)中的沉淀相分布、形貌等进行观察,并对沉淀相的晶格条纹间距进行计算。研究结果表明,7075铝合金FSW接头的组织及显微维氏硬度分布极其不均匀;接头中沉淀相主要有棒状MgZn_2和椭圆状AlCuMg两种,沉淀相种类与形状不同,强化效果不同,AlCuMg强化效果好于MgZn_2;WNZ中沉淀相主要是AlCuMg,加之细晶强化,显微维氏硬度较高;相比WNZ,TMAZ中沉淀相AlCuMg数量少,MgZn_2相对增多,强化效果相对减弱,导致显微维氏硬度降低;HAZ中的MgZn_2相对更多,加工硬化和细晶强化效果减弱,HAZ与TMAZ交界处显微维氏硬度达到接头的最低值。