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.     

2A12-T4/7A09-T6铝合金搅拌摩擦焊搭接接头性能分析

采用不同的搅拌摩擦焊工艺参数对1.2 mm 2A12-T4铝合金搭接4.0 mm 7A09-T6铝合金板材进行焊接试验,对焊后试样进行力学拉伸检测并对焊缝横截面进行微观组织观测. 结果表明,搅拌针从厚板插入薄板的接头力学性能高于从薄板插入厚板,当转速达到800 r/min、焊接速度达到400 mm/min时,焊接接头的抗拉伸载荷达到最高的17 kN,达到薄板2A12-T4铝合金母材的85%. 在焊接速度不变的情况下,随着转速的提升,焊缝横截面的界面曲线长度缩短,而界面长度曲线越短,接头力学性能越好. 试样断口全部出现在薄板一侧的焊缝起始端,断裂机制为混合断裂.     

异种铝合金搅拌摩擦焊搭接接头的显微组织与硬度研究

采用搅拌摩擦焊对异种铝合金6061-T6(上板)和A356-T6(下板)进行搭接焊,用体式和光学显微镜观察搭接接头的组织形貌,并测试其显微硬度.结果表明:在适当的工艺参数条件下,可以获得表面成形良好、内部无明显缺陷的搭接接头.在焊核区,两板间存在明显的界面,且位置较原位置整体上移,前进侧界面处呈锯齿状,界面由两种铝合金组织交替镶嵌而成,而后退侧界面则呈曲线状.两板均呈现典型的搅拌摩擦焊接头组织:焊核区由细小的等轴晶组成,而热影响区组织与母材相似,晶粒有细微粗化,热机影响区晶粒被拉长、弯曲,有明显的塑性流动.两板焊缝区显微硬度比各自母材均有不同程度的降低,且上板6061-T6降低幅度较大,焊后最大硬度约为母材的65%.     

铜/钢异种金属搅拌摩擦焊搭接工艺

采用SKD61模具钢搅拌头对2 mm厚铜/钢异种金属进行搅拌摩擦焊搭接,分析了搭接接头微观组织和力学性能. 结果表明,当搅拌针与钢母材直接接触时,随焊接过程的进行搅拌针不断磨损甚至发生断裂. 焊核区前进侧出现流线区域,在搭接界面结合处形成机械冶金结合. 显微硬度测试显示,铜侧焊核区硬度最高,在搭接界面处硬度分布呈中间高两边低的趋势,接头厚度方向搭接界面处硬度最高. 形成良好结合的搭接接头在拉剪试验中断裂于铜侧热影响区,拉伸断口存在大量韧窝,呈典型韧性断裂模式.     

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。     

7050-T7451铝合金FSW焊接接头组织及性能

针对6.4 mm厚的7050铝合金,采用搅拌摩擦焊(FSW)进行焊接试验,观察焊接接头的显微组织,并测定其力学性能。结果表明:焊接接头宏观上呈V字状,焊核区组织为细小的等轴晶,热影响区组织稍有粗化现象,前进侧和后退侧的热机影响区组织均较焊核区的组织粗大;焊接接头显微硬度分布呈现出"W"形变化,焊核顶部、中部、底部3个部分的硬度总体上都呈现出"高-低-高-低-高"的分布趋势;焊接接头的平均抗拉强度为435MPa,达到了母材抗拉强度的89%,断裂位置均发生于焊接热影响区及热机影响区的过渡区,焊接接头的断裂模式为韧性+脆性的混合断裂。     

搅拌针形状对6082-T6铝合金静轴肩搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用4种形状的搅拌针对3 mm厚的6082-T6铝合金板进行静轴肩搅拌摩擦焊焊接(SSFSW),研究了不同形状搅拌针焊接接头的宏观形貌、微观形貌及力学性能,以及搅拌针的产热。结果表明,三角形搅拌针与四边形搅拌针产热较低,动静体积比较大,接头处塑性金属流动性强,焊接过程中焊缝顶部与底部温差较小,可以形成无缺陷的SSFSW接头;XRD分析表明,焊核区无新的物相产生,三角形搅拌针焊接接头焊核区微晶尺寸最小;各接头的硬度均呈“U”形分布,最低点位于后退侧热机影响区与焊核区交界处,三角形搅拌针接头的硬度整体略高;三角形搅拌针焊接接头的抗拉强度与断后伸长率最高,分别为202.9 MPa和3.8%;拉伸断口形貌分析表明,所有接头均为韧性断裂。     

7003-T7铝合金的搅拌摩擦焊接头组织与性能

采用金相显微镜、布氏硬度计和万能试验机等手段,实验研究7003-T7铝合金的搅拌摩擦焊焊接接头的组织与性能。实验结果表明:搅拌摩擦焊焊接接头组织焊核区和热机影响区前进侧分界明显,后退侧相对模糊。由于焊接搅拌针机械搅拌的作用,使焊核区表现为细小的等轴晶组织,其晶粒尺寸小于8μm。焊接接头组织中,母材的硬度值为HB97,焊核区的硬度值为HB110,热影响区最低处的硬度值为HB84,焊接接头性能系数为86%。     

6061-T6/7075-T6异种铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

利用搅拌摩擦焊实现了2 mm厚7075-T6/6061-T6异种铝合金连接,并对材料放置位置和转速对接头成形与组织性能的影响进行了分析. 结果表明,7075-T6铝合金置于前进侧时更有利于焊接过程中材料的迁移行为,焊缝成形及接头性能更优.当焊接速度为150 mm/min、转速为1 000 r/min时,可获得内部无明显缺陷、外观良好的异种铝合金接头;相较于母材,热力影响区的小角度晶界含量增加,焊核区发生动态再结晶,小角度晶界转化为大角度晶界;接头拉伸性能随转速的增加,呈现先增加后减小的趋势.接头的平均抗拉强度和断后伸长率分别达到231 MPa和4.0%. 接头的断裂位置位于6061侧焊核区,与接头硬度最小位置相吻合.     

阶梯形正反螺纹搅拌针对2A12-T4铝合金 FSLW接头力学性能的影响

搅拌针上螺纹分布情况会对搅拌摩擦焊接头内部材料流动行为产生重要影响,进而影响接头成形及力学性能. 采用锥形螺纹搅拌针和阶梯形正反螺纹搅拌针进行2A12-T4铝合金搅拌摩擦搭接焊试验,对比分析了两种搅拌针下搅拌摩擦搭接焊接头横截面形貌、显微组织、拉剪性能及接头断裂位置. 结果表明,两种搅拌针下接头横截面形貌均呈现“碗状”. 然而,在阶梯形正反螺纹搅拌针焊接下搭接界面后退侧出现特有的“括号”形貌. 相对于锥形螺纹搅拌针,阶梯形正反螺纹搅拌针下的接头热力影响区与热影响区晶粒分布相差不大,但焊核区晶粒细化程度更加明显;接头在焊接速度80 mm/min下可获得最大拉剪性能,其值为10.39 kN. 阶梯形正反螺纹搅拌针下接头界面后退侧出现的“括号”形貌阻碍了裂纹向焊核区进一步扩展,断裂模式表现为拉伸断裂.     

焊后热处理对6061铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

采用搅拌摩擦焊对2 mm厚6061-T6铝合金板材进行连接,研究焊后时效、固溶处理、固溶时效工艺对接头的显微组织及力学性能的影响。结果表明:焊后接头焊核区发生了动态再结晶,形成了细小的等轴晶;热机影响区晶粒发生明显的塑性变形而呈拉长形状。焊态及焊后时效处理的接头硬度分布大致相同,焊缝中心两侧约12 mm范围内的硬度明显低于母材。经过固溶及固溶时效后,接头焊核区硬度显著升高,焊态接头软化现象基本消除。经焊后固溶时效后,β″-Mg_2Si强化相析出,接头的抗拉强度、伸长率显著增大,拉伸断口存在大量细小的韧窝,呈韧性断裂状态。     

6061-T4铝合金T型接头搅拌摩擦焊工艺EI北大核心CSCD

采用搅拌摩擦焊方法成功获得3种不同组合形式(搭接/对搭接/对接)的6061-T4铝合金T型接头。对接头的焊接缺陷、微观组织、硬度分布及抗拉强度分别进行观察和测试。结果表明:在前进侧圆角过渡区或筋板焊核区,3种接头均容易出现隧道缺陷;弱结合缺陷由于塑性变形偏离原始连接界面而向筋板或者壁板前进侧偏移;与常规搅拌摩擦焊对接搭接接头不同,T型接头沿筋板方向出现热机影响区和两个圆角过渡区;软化区域和弱结合是导致沿壁板拉伸强度降低的主要原因,而弱结合和隧道缺陷是引起这3种T型接头沿筋板方向断裂的重要原因。     

紫铜搅拌摩擦焊接工艺与接头组织性能研究

以10 mm厚T2紫铜为研究对象开展搅拌摩擦焊工艺试验。结果表明,在一定参数范围内,可获得表面成形良好、无内部缺陷的优质接头。接头的宏观截貌由焊核区、热影响区和母材组成,未观察到热机影响区。其中焊核区发生明显的动态再结晶,获得细小等轴晶组织,热影响区晶粒有所长大。接头的显微硬度分布呈"W"形,焊核区和热影响区的硬度值均低于母材,热影响区的硬度值最低,焊核区硬度比较稳定。当转速为400 r/min、焊速为100 mm/min时,接头抗拉强度达到母材的97%。不同参数下接头的断裂位置均位于后退侧热影响区。     

6063-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头组织及力学性能分析

对4 mm厚6063-T6铝合金进行了双轴肩搅拌摩擦焊接试验. 结果表明,双轴肩搅拌摩擦焊可以实现6063-T6铝合金的焊接,得到表面成形良好且内部无缺陷的接头. 接头宏观形貌为哑铃状,其微观形貌分为焊核区、热力影响区、热影响区及母材区. 在搅拌头转速为1 200 r/min,焊接速度为400~700 mm/min的工艺区间内,接头强度呈先升高后降低的趋势,最高可达181.64 MPa,为母材的68.5%,硬度分布呈W状分布,接头断裂位置位于前进侧热影响区,断裂方式为韧性断裂.     

6156-T4和2524-T3异种铝合金搅拌摩擦焊对接接头组织性能研究

采用不同焊接参数对1.8 mm厚的6156-T4和2524-T3两种铝合金进行搅拌摩擦焊对接。利用X射线仪、金相显微镜、电子万能试验机、显微硬度计和机械应变仪等方法,研究了焊缝内缺陷、金相组织、接头拉伸性能、显微硬度和残余应力分布情况。结果表明,采用搅拌摩擦焊可获得高质量的6156-T4和2524-T3异种铝合金对接接头;在低焊速低转速或高焊速高转速条件下,抗拉强度可达6156-T4母材的70%~80%;显微硬度在焊核区发生转变,转变位置随着焊接参数的改变发生移动;残余应力在焊核区表现为拉应力,且焊缝上表面的残余应力大于下表面。     

5A90铝锂合金搅拌摩擦搭接焊接头组织与性能分析

以1.5 mm的5A90铝锂合金薄板为研究对象,进行搅拌摩擦搭接焊试验研究。结果表明:搭接接头焊核区内发生动态再结晶,生成细小的等轴晶粒,热机影响区在搅拌摩擦作用下晶粒发生变形,热影响区在热循环作用下晶粒粗化。板材厚度方向的金属流动行为导致了搭接界面迁移,随着轴肩下压量的增加,最大迁移高度增加。显微硬度测试表明,母材区硬度最高,热机影响区和热影响区硬度下降,焊核区硬度上升。     

焊接参数对7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响

使用搅拌摩擦焊(FSW)设备,采用不同搅拌针转速和焊速对厚6 mm的7075高强铝合金平板进行对接试验,并对不同焊接工艺下的接头进行微观组织观察和力学性能测试。研究结果表明:7075铝合金FSW接头由焊核区(WNZ)、热机影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)及母材区(BMZ)组成;随着搅拌针转速的增大,接头中焊核区的晶粒越大;随着焊速的增大,接头中焊核区晶粒越细小;不同工艺参数下的FSW接头显微硬度分布曲线都呈W形。随着转速的提高和焊速的减小,接头显微硬度升高,但波动范围较小;随着转速和焊速的提高,接头抗拉强度先降低后提高;转速为400 r/min,焊速为120 mm/min时,接头抗拉强度最高,为417 MPa,是厚6 mm的7075铝合金FSW最佳的工艺参数。     

42 mm厚A7N01S-T5铝合金板双面搅拌摩擦焊接头组织及疲劳性能研究

对42 mm厚的A7N01S-T5铝合金板双面搅拌摩擦焊接头进行了组织分析、硬度测试。将接头分为上、中、下三层分别进行高频疲劳试验,通过S-N曲线、断口分析对接头疲劳性能进行研究。结果表明,焊核区微观组织为细小的等轴晶,热影响区组织相对母材有所粗化,前进侧热机影响区组织表现为高度扭曲变形,后退侧组织无明显变形;接头横截面中线的显微硬度分布呈"W"型,焊核区硬度相对母材有所下降,约为母材硬度的88%。距离焊缝中心约25 mm处的软化区硬度最低,约为母材硬度的72%;接头上、中、下三层疲劳极限相近,疲劳试样大多断裂于热影响区软化区,而"S"线缺陷的存在并未引发疲劳源。     

6061-T6铝合金搅拌摩擦点焊接头微观组织与力学性能研究

对8 mm厚三层搭接结构的6061-T6铝合金进行搅拌摩擦点焊试验,并对对点焊接头的显微组织和力学性能进行研究。结果表明,接头微观形貌分为搅拌区、热力影响区、热影响区及母材区。当下压深度从7.0 mm增至8.2mm时,上层结合界面的完全结合区宽度从2.1 mm增至3.1 mm,下层结合界面的完全结合区宽度从2.0 mm增至3.0mm。接头硬度最低值在热影响区和热机影响区的交界处,搅拌区的平均硬度值随下压深度的增加而增大,最大值为73.4 HV。拉剪载荷与下压深度呈正相关的关系,随着下压深度从7.0 mm增至8.2 mm,拉剪载荷从8937 N增至16284N。在两个接合面处均发生断裂,断裂形式为剪切塞型混合断裂。     

2195-T8铝锂合金板材摩擦搅拌焊接头组织与力学性能

采用圆柱状搅拌针及带螺纹圆柱状搅拌针,进行了5 mm厚度2195-T8铝锂合金板材的摩擦搅拌焊接,研究了旋转速度及焊接速度对接头拉伸性能的影响,并检测了接头组织。采用圆柱状搅拌针(旋转速度1000 r/min)进行焊接,当焊接速度不当时,产生贯穿焊缝的连续孔洞,导致接头强度较低。采用带螺纹圆柱状搅拌针进行焊接(焊接速度120 mm/min)时,可消除上述孔洞缺陷,且随旋转速度由700 r/min增加至1100 r/min,接头强度增加。焊核区晶粒发生再结晶,但晶粒尺寸分布不均匀;从焊核区顶部至底部,晶粒尺寸降低;紧邻热机影响区的焊核区晶粒尺寸小于中心焊核区。焊核区T1 (Al₂CuLi)相和q￠ (Al₂Cu)相完全溶解,而热机影响区所有q￠相及大部分T1相溶解。另外,在焊核心区形成较多位错。