Study on Microstructure and Mechanical Properties of Friction Stir Welded Aluminium Alloy Thick Plate

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σ　b、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σ b, σ　0.2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.     

厚板铝合金搅拌摩擦焊接头不同状态微观组织与力学性能

对14 mm厚2219～O铝合金板进行了搅拌摩擦焊接,研究了无缺陷、有缺陷和经焊后热处理的接头分层切片的微观组织、力学性能和断裂方式.结果表明:无缺陷接头的抗拉强度σb和屈服强度σMM0.2分别从上部的160.8和96.8 MPa下降至底部的146和86 MPa;有缺陷接头的σb和σ0.2分别从上部的132.9和94 MPa下降至底部的126和78.8 MPa;经焊后热处理的试样中部的σb最高,达到243.8 MPa,而上部的σ0.2最高,为123.3 MPa;延伸率δ则依次升高,无缺陷,有缺陷和热处理后接头的δ分别由上部的6.7%,4.8%和7.5%升高至底部的10.1%,8.5%和14%.经焊后热处理的接头焊核区晶粒沿厚度方向更均匀和细小,力学性能明显提高,并以韧性断裂为主,显微硬度波动很小.对于有缺陷接头,焊接缺陷严重降低了接头的力学性能,主要以韧-脆混合方式断裂,各分层的显微硬度均低于无缺陷接头.     

厚板铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能沿厚度方向的变化规律

通过分层法对30 mm厚7A05-T6铝合金搅拌摩擦焊接头焊核区不同位置的微观组织、力学性能进行了研究.结果表明,上表层附近的再结晶晶粒尺寸最大;当旋转频率为360 r/min,焊接速度为100 mm/min时,TI到T5层的抗拉强度分别为326,354,342,334和307 MPa,呈先高后低的趋势,且屈服强度和断后伸长率也呈一样的趋势;微观断口中存在大量的网状韧窝,其中分层切片T2上韧窝最深.显微硬度分布为焊缝上部高于下部,沿焊缝中心不对称分布.随厚度增加,轴肩产生的摩擦热自上到下不断降低,是造成中下部工件性能下降的主要原因.     

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.     

Inconel 718合金厚板真空电子束焊接头的显微组织与高温力学性能(英文)

对Inconel 718高温合金12mm厚板的真空电子束焊(EBW)接头整体及分层的显微组织和高温力学性能进行了研究。结果表明:经熔透焊+修饰焊的接头,焊缝中心的上、下层为树枝晶,中层为柱状晶;热影响区由上层至下层晶粒长大程度逐渐减小。经固溶+双时效热处理后,EBW接头各区域晶界处均有δ相析出,在焊缝中心最多,在热影响区及母材较少,晶粒内部均析出了γ″相。在650℃时,接头整体的抗拉强度σb、屈服强度σs和伸长率δ分别为1100MPa、800MPa和18%,达到了母材的90%、80%和80%。分层切片的力学性能下层最高,σb、σs和δ分别达到了1170MPa、870MPa和18%;上层最低,分别为1080MPa、780MPa和7%。上层断口以脆性断裂为主,中、下层断口以韧性断裂为主。显微硬度分布为焊接中心最低,热影响区与母材较高。晶界δ相的析出数量越多,显微硬度值越低。     

焊后热处理对高强铝合金搅拌摩擦焊接头的影响

对航空用厚5 mm的7075铝合金搅拌摩擦焊试样热处理前后的焊缝微观组织及性能进行研究.结果表明:当搅拌头旋转速度为600 r/min、焊接速度为60 mm/min时,接头抗拉强度达到381 MPa,是母材强度的84.6%;焊核区由6～7μm等轴晶组成;经热处理后接头抗拉强度达到415 MPa;硬度的最低处在前进侧热机影响区:断口的微观形貌具有强化相的韧窝特征,且断裂儿乎发生在前进侧的热机影响区;7075铝合金搅拌摩擦焊接头的薄弱点在热机影响区.     

7075铝合金搅拌摩擦焊研究

使用搅拌摩擦焊对8mm厚的7075-T7351铝合金进行了单道平板对接。结果表明,在工艺参数为搅拌头旋转速度为1180r/min、焊接速度为37.5mm/min时,可获得较好的接头,抗拉强度达到390MPa,是母材强度的78%;7075-T7351铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织为典型的搅拌摩擦焊接头组织,焊核区为细小的等轴晶,晶粒大小为6~7μm,母材组织中的强化相在此区域消失;接头显微硬度值分布趋势沿焊缝中心两侧基本对称,热机影响区-热影响区过渡区及焊核区硬度低于母材,是焊件的薄弱环节。     

2024铝合金搅拌摩擦焊接头组织结构及力学性能

采用搅拌摩擦焊工艺实现3 mm厚的2024铝合金焊接,对接头搅拌区的组织结构及力学性能进行分析。研究表明,焊核区主要由再结晶和搅拌的双重影响而形成的细小等轴晶组织构成;热机影响区受焊核区剪切力及热循环的影响,晶粒大小不均匀并伴有晶粒变形的现象。力学性能分析表明,接头显微硬度分布特征与金相组织结构一致;当焊接速度为300 mm/min时,接头的抗拉强度达到294 MPa,为母材的69%,接头的断裂形式为韧窝和沿晶断裂特征的韧性和脆性断裂;接头的焊接残余应力以纵向应力为主,纵向残余应力峰值出现在前进侧轴肩作用的边缘处,焊接速度为300 mm/min时峰值达到164.5 MPa。     

22mm 6061-T6铝合金板的搅拌摩擦焊接

采用搅拌摩擦焊(FSW)方法对厚度为22mm的6061-T6铝合金板进行单道对接焊实验,并对焊缝的力学性能和微观组织进行了分析。结果表明,用FSW方法焊接22mm厚的6061-T6铝合金板可得到成形美观、内部无缺陷的平板对接接头。在旋转速度为1000r/min、焊接速度为120mm/min时,其焊接接头的σb=205MPa,为母材强度的66%。     

30 mm 7A05铝合金搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

采用搅拌摩擦焊方法利用新型搅拌头对30 mm厚的7A05-T6铝合金进行了单道对接,焊后分析讨论了焊缝接头微观组织和力学性能.结果表明,接头焊核区发生动态再结晶,生成细小的等轴晶粒;焊缝两侧热力影响区受机械和热的双重作用,组织存在较大差异,前进侧为窄条状组织,后退侧为扁平状组织;热影响区晶粒粗化;在焊接30 mm板时,工艺参数范围较窄,旋转频率为360 r/min,焊接速度为100 mm/min时,可获得无缺陷、成形好的焊缝;接头抗拉强度为367.7 MPa、屈服强度为280.8 MPa、断后伸长率为14.4%高于母材,接头抗拉强度可达母材的95%.接头显微硬度的分布呈类似W形分布,热影响区软化趋势比较明显.