A7N01P-T4铝合金激光-MIG复合焊接头微区性能

以高速列车用14 mm A7N01P-T4铝合金为研究对象,对其激光-MIG复合焊接头的焊缝（WM）、热影响区（HAZ）两个微区以及母材（BM）进行微区拉伸、断裂韧度等性能测试,并结合金相、断口扫描等分析该种接头各区及母材的性能差异.结果表明,A7N01P-T4铝合金母材的抗拉强度最高,其次为激光-MIG复合焊接头热影响区,焊缝最差;接头热影响区的断裂韧度J_m（14）值最高,约为119.580 kJ/mm2,其抵抗裂纹扩展的能力是3个区域中最强的;Shapiro-Wilk正态性检验表明,A7N01P-T4铝合金激光-MIG复合焊接头的断裂韧度测试结果具有较高的可靠性.     

A7N01铝合金焊接接头的不均匀特性

以A7N01铝合金焊接接头为分析对象,通过金相试验、显微硬度试验、拉伸试验和缺口疲劳试验分析了焊接接头微区的不均匀性．结果表明,A7N01铝合金焊接接头母材、焊缝、热影响区内的组织和硬度差别较大,焊缝硬度最低约为HV75,母材焊缝最高约为HVI10,热影响区内硬度变化较大．母材的屈服强度和抗拉强度高于焊缝和热影响区．而热影响区的断后伸长率最高．三个区域内疲劳裂纹萌生寿命差异较小,裂纹萌生寿命与总寿命之比近似为常数,疲劳总寿命差别明显,母材的疲劳总寿命最长,焊缝疲劳总寿命最短．     

A7N01铝合金焊接接头中不同区域在不同介质中的电化学腐蚀行为

为了积累A7N01铝合金及其焊接接头在不同介质中的电化学腐蚀数据,采用ER5356焊丝分别焊接了A7N01-T5和A7N01-T4铝合金。采用动电位扫描法分别测试了2种铝合金焊接接头中的母材及焊缝分别在5%(质量分数)NaCl,Na2SO4,NaNO3溶液中的极化曲线,并计算出相应的电化学参数。结果表明:2种铝合金焊接接头中母材在3种腐蚀溶液中的腐蚀倾向大于焊缝,腐蚀速率也快于焊缝;Cl-,SO2-4和NO-3对2种铝合金焊接接头中的母材及焊缝的腐蚀加速作用依次减弱;A7N01-T5母材在3种腐蚀介质中的耐蚀性优于A7N01-T4母材的。     

疲劳加载下A7N01铝合金焊接残余应力演变研究

采用超声法研究A7N01铝合金焊接接头的残余应力分布及其在疲劳加载过程中的变化。A7N01铝合金焊接接头的残余应力峰值出现在焊缝区域,且为拉应力,母材区的残余应力为压应力。在低应力水平下,焊接接头焊缝区的残余应力值先增大后减小,应力的释放率与外加应力以及自身残余应力水平有关。外加载荷越大,焊接接头的残余应力释放越多,焊缝区的残余应力峰值降低,但100 MPa以下的应力不能释放母材区的残余应力。     

7N01铝合金脉冲MIG焊接头组织与力学性能分析

采用脉冲MIG焊接方法分四层焊接12 mm厚7N01铝合金板材,研究了焊接接头的显微组织与力学性能。显微组织结果表明,从盖面层依次到打底层焊道受热循环次数逐渐增加,焊缝组织晶粒越来越粗大,并有明显的交界线;部分熔化区越来越宽,晶粒重熔也逐渐严重。力学性能结果表明,焊缝区硬度明显低于母材硬度,焊接接头的抗拉强度达到312 MPa,断后延伸率9.7%,断裂位置均位于焊缝;焊缝区低温冲击韧性32.5 J/cm2,热影响区低温冲击韧性37.2 J/cm2。试验表明,7N01铝合金采用脉冲MIG焊接方法焊接性能良好。     

超声波法测量焊接接头的纵向残余应力研究

使用不同频率的探头对7N01铝合金焊后板材的母材区、热影响区及焊缝区的应力常数K进行了标定,并使用超声波设备测量了7N01铝合金板材的纵向应力。结果表明:由于微观组织不同,焊接接头不同区域不同深度的应力常数K确实存在差异;K值修正后垂直于焊缝方向的纵向应力分布趋势不变。热影响区和焊缝区修正后的应力值增大,且热影响区的波峰应力值增加最大,测量结果更安全。     

汽车用铝合金TIG焊接工艺

针对厚度为3mm的6061和6101铝合金板材进行TIG焊接试验研究,分别采用四种不同的填充材料进行焊接,并分析焊接接头力学性能和显微组织。研究结果表明:所有接试验力学性能均低于母材,采用ER5356焊丝的焊接接头抗拉强度达到母材的63.2%,断后延伸率为母材的62.5%。测试焊接试样各区域的显微硬度,显示焊缝区域硬度高于其他部位。采用ER5356焊丝和ER4043焊丝的焊接接头,在焊缝区域可见晶界清晰的等轴晶粒,其热影响区的晶粒较粗大。通过对比分析显微组织和力学性能,四种填充材料中,ER5356适合作为汽车用6101和6061铝合金板材的焊接填充材料。     

高速列车A7N01P-T4铝合金焊接接头腐蚀行为研究

选取高速列车用A7N01P-T4铝合金及其焊接接头进行中性盐雾实验,研究了其在实际应用中未去包铝层情况下的盐雾腐蚀失效行为。结果表明,盐雾腐蚀过程中焊缝腐蚀最严重,其次是热影响区,母材腐蚀最轻;腐蚀过程起源于包铝层的点蚀,随实验时间的延长腐蚀坑变密并扩大,甚至相互交错连结成片。A7N01-T4焊接接头的腐蚀产物主要有O,Al和C;比较带有包铝层的母材、焊缝区以及去除包铝层的母材三者的极化曲线,其自腐蚀电位负向依次增加,腐蚀电流密度依次增大,从极化曲线也可得出三者的耐腐蚀性能依次降低,包铝层对于铝合金基体以及焊接接头的热影响区起到了较好的防护作用。     

7A52铝合金及其焊接接头冲击韧性研究

研究了不同温度下7A52铝合金及其焊接接头冲击韧性的变化规律.用JBN-300B半自动冲击试验机测试了材料的冲击韧性,用S-3400N扫描电子显微镜观察了冲击断口的表面形貌.结果表明:同一温度时,由焊缝到热影响区再到母材的冲击韧性依次升高.同一区域在不同温度时,韧性变化均不明显,母材、热影响区和焊缝的冲击韧性在40℃较高,分别为26.3,18.8,9.6 J/em2;在-20℃较低,分别为22.9,13.8,6.2 J/cm2.扫描电镜观察发现,7A52铝合金及其焊接接头断口均为韧窝断口,韧窝形状和数量有所不同.     

不同焊速下6061铝合金FSW接头组织及性能

设置搅拌头的转速为变量,设计FSW对接试验,对8 mm厚6061-T6铝合金板材进行搅拌摩擦焊接,研究不同焊接速度下焊缝宏观形貌、焊接接头显微组织、力学性能等的变化规律。结果表明,焊缝宏观形貌与n/v值有关,n/v值过大,RS侧产生飞边缺陷;n/v过小,AS侧出现沟槽。焊接接头不同区域的显微组织存在差异和明显的边界。焊接接头维氏硬度曲线呈现左右不对称的W形,焊核区的硬度值高于热机影响区和热影响区的,且热影响区的硬度值最小,焊核区内,硬度最大值在AS侧。搅拌头转速一定时,随着焊接速度的提高,焊接接头的抗拉强度和伸长率先提高后略有降低;当n/v值接近10时,焊缝外观成形良好,无明显缺陷,焊缝各区域晶粒细小,沉淀相适量,焊接接头的显微硬度最高,抗拉强度达到母材的74.6%,伸长率为7.8%,性能最好。     

超声冲击实现7A52铝合金焊接接头表面纳米化

针对7A52铝合金焊接接头表面纳米化研究尚不成熟的实际情况,利用超声冲击技术,在预设电流为2 A,超声冲击速度为1.25 min/cm2的条件下,对7A52铝合金双丝MIG焊焊接接头进行超声冲击处理,借助扫描电子显微镜及透射电子显微镜对超声冲击处理后的7A52铝合金双丝MIG焊焊接接头的表层组织进行观察、分析.发现焊接接头表层经超声冲击处理后形成塑性变形层,焊缝及热影响区的变形层厚度可达70μm左右,母材的变形层厚度可达50μm左右.同时,焊接接头表层晶粒被细化,焊缝表层的晶粒尺寸可达70~300 nm,母材的晶粒尺寸可达50~500 nm.     

130mm铝合金扫描激光填丝焊接头微区组织和性能

针对船用130 mm 5A06铝合金厚壁结构件的扫描激光填丝焊接头,对其焊缝（weld metal,WM）、热影响区（heat affected zone,HAZ）及母材（base metal,BM）的显微组织进行研究,并通过维氏硬度和微型剪切试验研究了接头各区力学性能差异.结果表明,5A06铝合金单激光焊缝以等轴晶为主,填丝焊焊缝以柱状晶为主,HAZ和BM晶粒比WM粗,母材及热影响区为轧制的纤维状组织;由于焊接热循环作用,接头热影响区硬度略高于母材,抗剪强度二者差别不大,单激光焊缝硬度和抗剪强度略高于填丝层.总体而言,焊缝区强度低塑性好,母材及热影响区强度高塑性低.     

Microstructure and mechanical properties of laser beam welding 6061 aluminum alloy with different states

With the diversification of manufacture methods,joining the same materials with different states becomes indispensable in practical application.In present work,6061 aluminum alloys with different states were welded by laser beam welding (LBW).The microstructures of welded joint,before and after heat treating,were investigated.The mechanical properties,such as the tensile properties and microhardness,were tested.And the fracture characteristic was observed by means of scanning electron microscope (SEM).The results show that the 6061 aluminum alloys have superior weldability and the microstructures are different significantly in different states.Besides,the grain boundaries of the joint microstructures become unclear after the heat treating.The strength and the elongations of welded joints could reach to those of the base metal.The tensile fracture occurs in the fusion zone and near 6061-0 alloy.And the fracture presents ductile rupture.Therefore,the LBW is an effective method for 6061 aluminum alloy.     

硼钢与铝合金的新型电阻单元焊技术

文中使用了一种新型电阻单元焊技术,用来连接6061铝合金以及22MnMoB硼钢.“电阻单元焊”即在上板待焊区域预制工艺孔,将辅助单元塞入孔中,底部与上板持平,要求辅助单元与下板具有好的焊接性,最后使用电阻点焊机在辅助单元处进行焊接,试验中使用的辅助单元为Q235钢钉.研究了该工艺的接头力学性能、断口形貌、微观组织及硬度分布,并进行了电阻点焊试验作为对比.结果表明,传统的电阻点焊几乎无法连接硼钢及铝合金,而电阻单元焊新型工艺能够完成硼钢及铝合金的可靠连接,接头最大拉剪力达到7142 N,且塑性也十分优良.     

Microstructure and mechanical properties of the joint of 6061 aluminum alloy by plasma-MIG hybrid welding

Plasma-MIG (metal inert gas arc welding) hybrid welding of 6061 aluminum alloy with 6 mm thickness using ER5356 welding wire was carried out.The microstructures and mechanical properties of the welded joint were investigated by optical microscopy,X-ray diffraction (XRD),energy dispersive spectroscopy (EDS),tensile test,hardness test and scanning electron microscope (SEM) were used to judge the type of tensile fracture.The results showed that the tensile strength of welded joint was 142 MPa which was 53.6％ of the strength of the base metal.The welding seam zone was characterized by dendritic structure.In the fusion zone,the columnar grains existed at one side of the welding seam.The fibrous organization was found in the base metal,and also in the heat affected zone (HAZ) where the recrystallization occurred.The HAZ was the weakest position of the welded joint due to the coarsening of Mg2Si phase.The type of tensile fracture was ductile fracture.     

6063铝合金TIG焊接头的变形行为及等效模型

用有限元软件ABAQUS对平板对接6063铝合金TIG焊接头进行拉伸模拟,研究了HAZ宽度及板厚对焊接接头变形的影响规律,进而建立TIG焊接头有限元等效模型,并用带焊缝的6063铝合金薄壁方管的压缩模拟来验证等效模型的精确性.结果表明,与母材相比,力学性能不均匀的焊接接头中应力状态较为复杂,三向应力度在母材与HAZ交界处和焊缝与HAZ交界处存在突变,三向应力度最大值的位置从母材与HAZ交界处转变为焊缝与HAZ的交界处;力学性能不均匀的焊接接头中的三向应力度不仅取决于试样的厚度,还取决于接头的几何尺寸;铝合金TIG焊接头有限元等效模型宽度为20 mm;带焊缝铝合金薄壁方管的精细模型和等效模型的载荷-位移曲线吻合较好.     

焊接气孔缺陷对A7N01铝合金焊接接头腐蚀疲劳性能的影响

在不同环境湿度条件下制备了不同焊缝气孔率的A7N01铝合金焊接接头,并通过条件腐蚀疲劳强度和断口微观形貌研究气孔缺陷对焊接接头腐蚀疲劳性能的影响。结果表明,当焊接环境的湿度由常湿增至70%时,焊缝的平均气孔率由0.07%增大为0.16%,接头的条件腐蚀疲劳强度由110 MPa降为100 MPa,焊接气孔缺陷对A7N01铝合金焊接接头的腐蚀疲劳性能有明显影响。焊缝中的气孔会造成严重的缺口效应,引起应力集中,导致裂纹在气孔处优先萌生,并在应力和腐蚀介质的共同作用下形成沿晶与脆性疲劳条带的混合断裂形貌。     

转速对6061铝合金/纯铜异种金属搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用搅拌摩擦焊技术对4 mm厚6061-T6铝合金和纯铜进行连接,研究转速对铝铜异种金属接头组织与力学性能的影响。结果表明,当焊接速度为30 mm/min、搅拌头转速在1 200~1 800 r/min的范围内,可以获得表面成形良好、无缺陷的铝铜异种金属接头。大量破碎的铜被搅入焊核区,形成了组织结构复杂的区域。通过EDS和XRD分析,在焊核区内发现了Al_2Cu、Al_4Cu_9和Al Cu金属间化合物。在界面处,铝和铜发生相互扩散形成金属间化合物层,随着转速的提高,化合物层逐渐变厚。由于晶粒细化、固溶强化作用以及金属间化合物的生成,异种接头的焊核区平均显微硬度值高于铝铜两侧平均硬度,并且在焊核区出现硬度峰值点。随着转速的增加,接头抗拉强度呈现先增大后减小的趋势,所得最优接头抗拉强度为183 MPa,达到铜母材的71.8%,断裂位置位于铝侧热影响区,断裂方式为韧性断裂。     

A6N01-T5合金FSW和MIG焊接头疲劳裂纹扩展行为的对比

研究了6N01-T5铝合金搅拌摩擦焊(FSW)和氩弧焊(MIG)接头不同部位的疲劳裂纹扩展性能, 并对疲劳断口和接头组织进行了分析. 结果表明,对于FSW和MIG焊接头, 其裂纹扩展速率从高到低的部位依次为焊缝(核)区、热影响区和母材. 裂纹在FSW和MIG焊接头相同区域的扩展速率无明显差别, 然而裂纹在FSW接头细晶组织中开始扩展所需的门槛值ΔK要比对应的MIG焊接头高, 总体上其裂纹在FSW焊核区的抗疲劳裂纹扩展性能要优于对应的MIG焊缝区. 裂纹在FSW和MIG焊接头焊核(缝)区扩展的疲劳断口表现为脆性断裂, 而在热影响区则以规则和光滑的疲劳条纹形式扩展.