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.     

2219铝合金搅拌摩擦焊接接头剥落腐蚀机理

采用原位腐蚀试验、静态失重试验、浸泡试验研究了2219铝合金搅拌摩擦焊接接头的剥落腐蚀行为与机理。结果表明:2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝腐蚀速率比母材小,焊缝的抗腐蚀性提高;腐蚀从局部点蚀开始,起源于第二相粒子与其边缘的铝基体,第二相粒子作阴极;原位腐蚀2 h后焊核与热机影响区发生晶间腐蚀,母材发生严重的点蚀;均匀分布的第二相粒子与细小的等轴晶组织是焊核区剥落腐蚀敏感性降低的主要原因。     

6061铝合金搅拌摩擦焊焊接接头应力腐蚀的敏感性

采用慢应变速率拉伸(SSRT)方法分析6 mm厚的6061-T6铝合金及其搅拌摩擦焊接头在模拟海水溶液及空气中的应力腐蚀敏感性,测试和分析搅拌摩擦焊接头金相组织、显微硬度和断口形貌。结果表明,焊核区晶粒细小,热机影响区晶粒出现弯曲及拉长变形,热影响区晶粒粗大。接头显微硬度值呈"W"型分布,其最大值为71.8 HV。在应变速率为1×10-6/s时,接头及母材在3.5%Na Cl溶液中具有应力腐蚀敏感性,接头应力腐蚀敏感性高于母材。     

5A06铝合金搅拌摩擦焊接头组织和应力腐蚀行为分析

搅拌摩擦焊是一种新型固态塑性连接方法,本文针对5A06铝合金,研究了薄板的搅拌摩擦焊接头的组织形态、力学性能,并对FSW、TIG和气焊对接接头的应力腐蚀行为进行了分析.结果表明,用FSW焊接平板对接接头有着优良的力学性能和抗应力腐蚀能力.     

6082-T6厚板铝合金搅拌摩擦焊焊接接头应力腐蚀的敏感性

采用慢应变速率拉伸(SSRT)试验研究厚度为23 mm的6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头在含w(NaCl)3.5%中性溶液及空气中的应力腐蚀敏感性。结果表明:搅拌摩擦焊接头的上层和下层均未在含w(NaCl)3.5%中表现出应力腐蚀倾向;通过微观断口SEM分析可知,2种接头在惰性环境和腐蚀环境中断口SEM形貌上未发现脆性断裂特征,断口形貌以塑性断裂形成的韧窝为主。     

2219铝合金搅拌摩擦焊接头断裂性能试验研究

对2219铝合金搅拌摩擦焊接头各区域的断裂性能进行了研究。完成了接头的夏比冲击试验,并对接头各区域冲击断口进行了分析。研究结果表明,2219铝合金搅拌摩擦焊接头的断裂呈韧性,焊核区断裂韧性最好,热影响区和热机影响区断裂韧性无显著差异,低于焊核区断裂韧性,但均高于母材的断裂韧性。     

2219铝合金搅拌摩擦焊接头的断裂部位特征

对5 mm厚的2219高强铝合金进行了搅拌摩擦焊单道对接焊,通过拉伸试验观察断口处的显微组织,研究了焊接接头的断裂部位特征.结果表明,接头的断裂部位在焊核与母材的边界或热力影响区.当焊接热输入量合适时,沿焊缝热力影响区断裂的试样在焊缝横截面上的形貌为V型和45°的剪切断裂,其接头的抗拉强度和伸长率较高.焊接热输入量过大时,沿焊缝厚度方向的"抽吸-挤压"作用减弱,在焊缝的紊流区形成孔洞缺陷,在焊核与母材的交界处形成弱连接,导致焊接接头沿焊核边界断裂,在焊缝横截面上的形貌呈阶梯型和S型,其接头的抗拉强度和伸长率较低.     

冷喷涂对2219铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力与力学性能的影响

为了改善铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力与力学性能,在4 mm厚2219铝合金搅拌摩擦焊接头上表面进行冷喷涂试验,研究分析了冷喷涂前后接头残余应力与力学性能的变化. 结果表明,焊态接头纵向残余应力呈不对称“M”形分布,残余应力峰值位于前进侧靠轴肩附近;冷喷涂后,接头残余应力大幅度降低,残余应力峰值由186 MPa降低至43 MPa.涂层沉积厚度约200 μm,涂层与基体界面产生了较大的塑性变形,基体界面附近组织晶粒得以细化.由于冷喷涂过程的喷丸效应,接头上表面显微硬度平均提高了25 HV,作用深度约1 mm.接头拉伸性能也获得明显改善,抗拉强度提升6.3%,断后伸长率提升78.6%,焊态与冷喷涂态的拉伸试样均在接头前进侧的热影响区附近发生断裂,符合在低硬度区或弱结合面产生裂纹并扩展的弱区断裂的特征.     

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.     

2219铝合金搅拌摩擦焊接头晶间腐蚀分析

采用晶间腐蚀试验研究了2219铝合金搅拌摩擦焊接头的晶间腐蚀行为,结合接头显微组织、微观硬度、腐蚀形貌及腐蚀深度,分析母材与焊核区的差异,并对接头晶间腐蚀机理进行了初步的探讨.结果表明,焊核区为细小的等轴晶组织,且接头上表面焊核区的晶粒要大于下表面焊核区的晶粒;母材区硬度最高,下表面焊核区硬度最低;焊核区的耐蚀性优于母材,且上表面焊核区耐蚀性优于下表面焊核区,母材最大腐蚀深度为145.9 μm,上表面焊核区及下表面焊核区最大腐蚀深度为46.3 μm和84.1 μm.     

2219铝合金厚板搅拌摩擦焊接温度场数值模拟

通过已建立的数学模型利用ANSYS软件,对14mm厚2219铝合金搅拌摩擦焊接过程(搅拌头插入阶段和焊接稳定阶段)中的温度场进行数值模拟,并与在焊缝相应位置埋入热电偶检测结果进行对比分析.试验发现,搅拌头插入阶段焊缝的温度变化与焊接速度无关,开始阶段升温速率最大;焊接稳定阶段,沿板厚度方向呈现上宽下窄、上高下低的温度梯度分布趋势.两个阶段都是旋转频率越高,焊缝的峰值温度越高.结果表明,温度场模拟与试验检测结果基本吻合,数学模型正确.     

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.     

2219铝合金双主轴回抽式搅拌摩擦焊接头组织与力学性能分析

采用双主轴回抽式搅拌摩擦焊对2219铝合金板进行了焊接,分析了接头的微观组织和力学性能,探讨了搅拌针回抽速度对接头力学性能的影响.结果表明,焊缝平稳段上层试样断裂于前进侧热力影响区,靠近热影响区;平稳段下层试样断裂于焊缝中心的搅拌针端部搅动区;而回抽段焊缝断裂于后退侧热影响区,靠近热力影响区.焊接接头抗拉强度达到母材的70％,断后伸长率为80％以上;当回抽速度为6 mm/min时,断后伸长率最高.硬度最低值位于热力影响区和热影响区交界处.     

Microstructural characterization and corrosion behavior of multipass friction stir processed AA2219 aluminium alloy

Multipass friction stir processing of AA 2219-T87 aluminium alloy to a depth of 2 mm in a 5 mm plate resulted in fine α-Al grains, reduction and dissolution of both eutectic phase (CuAl₂) and the strengthening precipitates (CuAl₂). Anodic polarization and electrochemical impedance tests in 3.5% NaCl showed an improved corrosion resistance of the processed alloy, which increased with the number of passes. Salt spray and immersion tests also showed improved resistance to corrosion. The increased resistance to corrosion is attributed to the dissolution of CuAl₂ particles, which was established by XRD and DSC studies.     

2219-T87厚板搅拌摩擦焊沿厚度方向的性能差异

采用搅拌摩擦焊方法对35 mm厚的2219-T87高强铝合金进行了单道对接焊.结果表明,焊缝的抗拉强度可达274 MPa,且断裂于焊核区.用螺旋形搅棒焊接厚板时,焊接速度较慢,焊核区上部组织因温度较高,同时在螺旋产生的向下泵吸作用下,会产生比较粗大的疏松组织;而焊核区中下部组织则因温度较低,并在螺旋推力作用下形成比较细小的致密组织.焊核区上部的显微硬度存在一个下陷区,而中下部的显微硬度变化较为平缓.焊接厚度过大时,螺旋搅棒的泵吸作用引起焊核区上部组织疏松,并使其显微硬度下陷,是造成厚板搅拌摩擦焊缝强度不高且断裂于焊核区的原因.     

2219铝合金搅拌摩擦焊温度场的三维实体耦合数值模拟

为更贴近实际的模拟搅拌摩擦焊焊接过程中复杂的热力行为,试验通过建立三维搅拌摩擦焊过程数学模型,采用三维实体耦合的有限元方法来分析2219铝合金搅拌摩擦焊热过程和温度场分布.结果表明,搅拌摩擦焊焊缝的温度场梯度呈现上密下疏,前密后疏的分布状态,最高温度位于后退侧的搅拌针与轴肩的过渡区,焊缝后退边的温度高于前进边,搅拌针底部温度超过2219铝合金的再结晶温度,可确保对接接头根部形成紧密焊缝,模拟结果为研究搅拌摩擦焊的机理和优化搅拌摩擦焊焊接工艺提供了支持.     

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.     

焊后热处理对2219-T6铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

采用搅拌摩擦焊方法对2219-T6铝合金进行焊接,对焊接接头的宏观形貌、显微组织、拉伸强度、显微硬度进行了分析。结果表明,焊核区组织为细小的晶粒,热机影响区组织为弯曲变形的晶粒,热影响区组织出现了明显粗化。接头室温拉伸强度可以达到母材的75%左右,接头强度低于母材的原因主要归结为金属的塑性损伤、缺陷的产生和热影响区的软化。通过固溶及时效方法并兼顾再结晶过程的热处理工艺可以回复接头塑性、消除软化,达到改善接头性能的目的。