厚板铝合金搅拌摩擦焊接头显微组织与力学性能

对14 mm厚板铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头焊核区微观组织,整体和分层切片力学性能进行了研究.结果表明,当旋转速度为400 r/min,焊接速度为60-100 mm/min时,接头抗拉强度σb、屈服强度σ0.2和延伸率δ随焊速的升高而降低.焊缝分层切片的σb,σ0.2和δ上部最高,分别达到了186.7 MPa,100.3 MPa和14.1%;下部最低,分别为157.5 MPa,80.2 MPa和10.1%.微观断口中存在大量的网状韧窝,切片上部韧窝最深,焊缝根部可见沿晶界的二次裂纹和浅韧窝.显微硬度分布为焊缝上部高于下部,沿焊缝中心呈不对称分布.焊核区上部等轴再结晶晶粒尺寸大于焊缝下部.焊核区上部的第二相粒子相对下部更均匀和细小,强化作用增强.     

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...     

2A14-T4铝合金厚板搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能

随着工业技术的进步,航空航天、交通运输等领域对构件的承载能力提出了越来越高的需求,采用搅拌摩擦焊的方法对9 mm厚2A14-T4铝合金进行连接,并对高强铝合金厚板接头沿厚度方向不同区域的微观组织和力学性能进行研究 .结果表明,在转速400 r/min、焊接速度100 mm/min条件下能够获得表面成形良好的焊缝,接头抗拉强度为360 MPa,达到母材强度的83.9%. 接头微观组织沿厚度方向存在显著差异,焊缝上部、中部、下部晶粒尺寸逐渐减小,其平均直径分别为7.9,5.0和2.8 μm. 焊缝底部断口出现小而浅的等轴状韧窝.接头断裂位置和最低显微硬度均出现在接头后退侧的热力影响区;同时接头显微硬度呈现“W”形分布,且沿厚度方向分布存在差别,焊缝上部、中部、下部显微硬度最低值分别为99.9,97.9和94.7 HV.     

铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织分析

对4mm厚的铝合金板材进行搅拌摩擦焊接,用光学显微镜观察了焊缝截面的显微组织。由于温度和变形程度不同,焊缝不同位置的组织有所不同,母材区晶粒组织明显比过渡区和搅拌区的晶粒组织细小而均匀。过渡区的材料由于受到搅拌头的剪切作用,发生了大的弯曲变形,呈板条状组织。     

7050铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织及力学性能分析

采用搅拌摩擦焊焊接厚12 mm的7050铝合金,分析接头的微观组织和力学性能。研究结果表明,焊核区由于热循环作用形成细小的等轴再结晶组织;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,在热循环的作用下发生回复反应;热影响区仅受热循环的作用,组织稍微有粗化现象。力学试验表明:旋转速度400r/min、焊接速度180mm/min时,接头的抗拉强度可以达到391 MPa,为母材的77%;焊接速度200 mm/min,旋转速度450 r/min时,接头的抗拉强度可以达到376 MPa,为母材的74%。断口形貌分析显示,接头断裂模式为穿晶和沿晶混合型断裂。     

1561铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织分析

采用恒压力控制模式对4 mm厚1561铝合金板材进行了搅拌摩擦焊接试验,并对接头微观组织进行了研究. 结果表明,随着由母材向焊缝中心过渡,晶粒尺寸呈先增大后减小的趋势,小角度晶界占比和位错密度持续降低. 其中,热影响区晶粒在焊接热循环的作用下发生长大. 热力影响区由被拉长的条状晶粒及细小等轴晶组成,表明此区域发生部分动态再结晶. 搅拌区晶粒呈细小的等轴晶形态,说明该区域发生了完全动态再结晶. 与母材区数量较小且尺寸较大的沉淀相相比,搅拌区存在大量尺寸较小的Al₆Mn相,说明此区域沉淀相发生了先溶解再析出的过程. 同时,搅拌区存在明显的位错墙和亚晶界等亚结构,表现出连续动态再结晶的组织形成特征. 搅拌区内Al₆Mn相主要分布在位错上,起到了钉扎位错并阻碍再结晶晶粒长大的作用.     

5052铝合金薄板搅拌摩擦焊接头组织和力学性能研究

采用搅拌摩擦焊方法对2.2 mm厚的5052-H32铝合金薄板进行焊接,并对焊接接头进行了显微组织观察、拉伸性能及显微硬度测试.结果表明:其焊接接头晶粒明显细化,力学性能显著提高.当搅拌头旋转速度为700 r/min、焊接速度为150 mm/min时,焊接接头的抗拉强度达到215MPa,超出母材(198 MPa)9％,屈服强度达到120MPa,超出母材(86 MPa)39％,接头硬度达到72 HV,超出母材(61 HV)约18％.     

铜板搅拌摩擦焊接头金相组织及力学性能

通过大量试验分析，在优化了铜板搅拌摩擦焊接工艺的基础上，分析了铜板搅拌摩擦焊接头的组织、性能及其与工艺参数的关系。研究表明：工业纯铜具有良好的搅拌摩擦焊接性能，优化工艺可获得超强于母材的搅拌摩擦焊接接头。焊合区金属在热力耦合作用下发生塑性变形，造成大量晶粒破碎，破碎的晶粒发生动态再结晶，热力影响区组织可以分成再结晶区、不完全再结晶区和动态回复区。     

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.     

焊接速度对高强铝合金搅拌摩擦焊接头组织及力学性能的影响

焊接速度对搅拌摩擦焊接头内焊核区、热机影响区和热影响区组织和晶界沉淀相均有较大的影响。随着焊接速度的提高,焊核区和热影响区内的晶粒尺寸和沉淀颗粒大小、分布密度变化均较大;热机影响区内组织的变形程度变化明显。组织和力学性能综合分析表明,控制焊接速度。获得优良的焊核区组织有利于提高接头的力学性能。性能测试结果表明,焊接速度v=37．5mm／min时,2Al2CZ铝合金接头强度达到最大值(331MPa)。     

搅拌摩擦焊接参数对ZK60镁合金接头微观组织和力学性能的影响

采用搅拌摩擦焊接方法对6 mm厚的挤压态ZK60镁合金板材进行焊接.在广泛的焊接参数(600-1200 r/min的旋转速率和50-200 mm/min的焊接速度)下,均得到了高质量的焊接接头.在焊接工具的搅拌和摩擦热的联合作用下,在焊核区形成了细小、均匀的再结晶晶粒,同时MgZn2粒子被破碎并大部分固溶入镁基体.对于ZK60镁合金,MgZn2粒子的弥散强化作用高于晶粒细化的作用,因而焊核区的硬度低于母材,拉伸时接头在焊核区发生断裂.在低热输入焊接参数(≤800 r/min)下,随焊接参数的变化,焊核区晶粒尺寸、焊接接头的抗拉和屈服强度及延伸率变化较小.在高热输入焊接参数(1200 r/min)下,焊核区晶粒明显变大,接头的抗拉和屈服强度略有下降.对焊接接头进行人工时效后,不同热输入条件下得到的焊接接头的强度和延伸率都有明显提高.     

7075-T6铝合金搅拌摩擦焊焊缝表面带状纹理的组织与性能

对1.6 mm厚7075-T6铝合金板进行了搅拌摩擦焊接(FSW), 研究了焊缝表面带状纹理的组织与性能. 研究表明, 焊缝金相组织在轴肩作用区内存在明暗相间的弧纹, 明弧纹对应带状纹理的波谷, 暗弧纹对应波峰. SEM和TEM分析表明, 与波谷处相比, 波峰处为细晶区和第二相粒子的富集区, 导致波谷处的硬度比波峰处低.     

ZL114A铸铝搅拌摩擦焊接头性能

研究了采用不同焊接参数时ZL114A铸铝搅拌摩擦焊接头的金相组织、硬度分布及力学性能。结果表明，ZL114A铸铝的搅拌摩擦焊焊接性良好。焊核区的微观组织是无方向性的、细小的等轴晶粒。细化的硅粒子均匀布满整个焊核区。与粗大的树枝状母材相比，焊核晶粒细小、均匀而致密，没有观察到气孔等缺陷。焊缝区硬度分布较母材稳定，变化范围小。随着焊速增加，硅粒子所占体积比逐渐下降。热一机械影响区晶粒被拉长。接头的力学性能与焊接参数的匹配有关系。采用高焊速及转速与焊速比在3左右，获得的接头抗拉强度可达到母材的91％。焊后经T6热处理，可与同炉热处理母材等强。     

Al-Li-Cu合金搅拌摩擦焊与TIG 焊接头组织及力学性能分析

组织分析表明,Al-Li-Cu TIG焊焊缝和搅拌摩擦焊焊核区均由等轴晶粒构成,但前者的晶粒尺寸较后者的大;TIG焊接头热影响区组织粗化程度较搅拌摩擦焊严重;搅拌摩擦焊接头内存在一独特的热机影响区,该区内的组织发生了较大程度的变形。实验结果表明铝锂合金搅拌摩擦焊可避免形成TIG焊时的凝固裂纹等缺陷。搅拌摩擦焊接头的力学性能优于TIG焊接头,二者的拉伸强度分别为393MPa和337MPa,延伸率分别为14．4％和6．6％。     

搅拌摩擦焊及其研究现状

搅拌摩擦焊是20世纪90年代初发明的一种固相连接技术，可以焊接通常 熔焊方法难以焊接的铝合金、钛合金等，并且具有一系列独特的优点，介绍了搅拌摩擦焊的工艺过程，分析了搅拌摩擦焊的特点、焊缝组织和性能以及影响搅拌摩擦焊的因素，综述了搅拌摩擦焊的国内外研究现状。     

塑料板的搅拌摩擦焊工艺研究

主要对塑料板的搅拌摩擦焊工艺进行了探索,研究了主要的工艺参数（包括搅拌头的形状、搅拌头的旋转速度、焊接速度、轴肩下压量和主轴倾角）对塑料焊缝成形的影响,并对焊后成形较好的试样进行了力学性能试验和焊缝横截面的宏观分析.结果表明,当工艺参数选择合适时,可以得到光滑、美观和无缺陷的焊缝,接头的抗拉强度可达到母材的90%以上.     

焊接参数对AlCuLi合金搅拌摩擦焊接头微观结构和力学性能的影响

在不同的搅拌头转速及焊接速度下,对2 mm厚AlCuLi合金进行了搅拌摩擦焊接.结果表明,焊核区由细小等轴再结晶晶粒组成.随搅拌头转速增加,晶粒尺寸逐渐增加;随焊接速度增加,晶粒尺寸略有减小.TEM分析表明,焊核区的析出相大部分溶解,在随后的冷却过程中形成粗大的析出相,而在热影响区析出大量的粗大平衡相.在较低的焊接速度(80 mm/min)下,接头在热影响区的硬度最低点发生断裂,随搅拌头转速增加,接头强度逐渐升高,最高可达母材的87%,延伸率约为10%.而在较高的焊接速度(200 mm/min)下,搅拌头转速较低时,焊核区材料流动不充分,样品在焊核处发生断裂,强度较低,SEM分析表明,断口出现材料流动不充分导致的缺陷;随搅拌头转速增加,断口处缺陷明显减少,对强度影响不显著,接头强度可达母材的84%.     

2024铝合金搅拌摩擦焊焊缝表面腐蚀机理探索

在分析2024铝合金FSW焊缝表面组织及析出相种类的基础上,采用腐蚀类原位观察揭示了焊缝表面的腐蚀演变行为,结合透射电镜、示差扫描量热分析及电化学分析对焊缝接头的腐蚀机理进行了探索。结果表明：FSW后,焊缝区的耐蚀性能下降,SAZ腐蚀最严重,点蚀的起源为S相。焊缝区晶体缺陷增加,导致晶粒和晶界在电化学性能上的不均匀性增大。在FSW过程中SAZ的S相粒子被打碎,并发生部分回溶。当腐蚀发生时,被打碎的S相加大了 SAZ的点蚀密度;溶入基体的Mg元素,提高了轴肩作用区的活性。     

淬火温度对550 MPa级厚钢板显微组织和力学性能的影响

为了提高高强厚钢板低温韧性,对550 MPa级厚钢板进行了730-910℃淬火和600℃回火的热处理,研究不同淬火温度对其组织及力学性能的影响.实验结果表明:在亚温区淬火后回火,随淬火温度升高,试样强度和韧性均表现为先降低后升高,淬火温度升高到完全奥氏体区,试样强度进一步升高,但韧性降低.760℃亚温淬火后回火,试样组织为粗大的多边形铁素体,大量呈长条状、针状M/A组元断续分布在铁素体基体和晶界上,严重恶化韧性,力学性能最差.相比完全奥氏体化淬火后回火,850℃亚温淬火后回火,试样具有最佳强韧配合,这是由于组织细化,铁素体的出现增加了大角晶界比例,以及存在大量均匀位错胞状亚结构和稳定薄膜状残余奥氏体引起的.