搅拌针偏移量对铝/铜异质金属搅拌摩擦焊接过程和接头组织性能的影响

采用搅拌摩擦焊接技术对2 mm厚6061铝合金和紫铜合金异质金属进行对接试验，研究搅拌针偏移量对铝/铜异质金属接头组织和性能的影响。研究发现，由于铝和铜两种材料的流动性存在差异，随着搅拌针由铝侧向铜侧偏移，搅拌头-工件界面的温度无明显变化，而焊接过程中的前进阻力显著增大，且接头机械互锁程度也更加充分。对铝/铜异质接头微观形貌进行扫描电子显微镜分析，发现铝/铜界面处的金属间化合物层呈清晰的双层结构，分别为靠近铝侧的Al₂Cu层和靠近铜侧的Al₄Cu₉层，此外金属间化合物还以颗粒状和条带状等形貌分布在铝/铜界面附近。搅拌针偏向铜侧0.5 mm时得到的铝/铜异质接头机械互锁程度和金属间化合物分布最为理想，接头抗拉强度达到200 MPa。     

镁/铝异种金属填充式摩擦点焊接头特性

采用填充式摩擦点焊技术对镁/铝异种金属进行工艺试验,并对点焊接头的力学性能和微观组织进行分析.结果表明,当采用合理的搭接接头设计和工艺参数进行镁/铝异种金属摩擦点焊时,可获得表面平整、抗剪切能力强的焊点,其焊点剪切力可达1865 N.组织分析发现,在焊核与镁母材之间的竖直界面处易出现少量的孔洞、微裂纹等缺陷,接头的断裂正发生在该区;而在镁/铝之间的水平界面结合良好,存在一定厚度的界面层组织,且该界面层组织的硬度要比两侧母材的硬度明显高很多,这与摩擦点焊过程中脆硬相的金属间化合物的形成有关.     

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。     

5052/T2搅拌摩擦焊接头的组织及性能

对8 mm厚的5052/T2异种合金进行了搅拌摩擦焊,观察了接头的金相组织,测试了接头的显微硬度、抗拉强度及导电率。结果表明:5052/T2 FSW接头界面铝-铜呈迭层交替分布,部分铜镶入界面形成了"钩子"形貌。焊核区组织呈现"洋葱环"特征,出现金属塑性流线,产生了灰白色Cu-Al金属间化合物。铜侧热机影响区在搅拌针的机械和摩擦热循环的双重作用下出现条弧状组织。铝侧热影响区仅受摩擦热循环的作用,组织较粗大。焊核区硬度值有较大的波动。靠近铜侧的硬度值出现突高,可能是产生的铜-铝金属间化合物所致。接头平均抗拉强度为183 MPa,为5052母材抗拉强度的80.6%,断在铝侧热影响区。5052/T2接头焊核区域的导电率达到了5052母材的92.2%。     

DP600/AZ31无匙孔搅拌摩擦点焊塑性金属流动特性及断裂行为

在最优焊接参数下,对1 mm DP600镀锌钢板和3 mm AZ31镁板进行无匙孔搅拌摩擦点焊试验,焊后对接头分别进行横切、纵切及层切,采用扫描电镜(SEM)分析焊接接头显微组织和断口形貌.结果表明,镁钢间的混合主要发生在搅拌针作用区域,形成"机械互锁"的组织形貌,有利于增加两种材料的有效接触,形成复相强化;轴肩作用区镁钢间搅拌不明显,界面较平滑,镁钢界面形成了金属化合物以及氧化镁,降低了接头的塑性和韧性.对DP600/AZ31无匙孔搅拌摩擦点焊焊接接头进行拉伸试验,发现焊接接头从搭接界面上断裂,断口呈"脉状花样",为延性断裂.     

DP600/AZ31无匙孔搅拌摩擦点焊塑性金属流动特性及断裂行为研究

在最优焊接参数下,对1 mm DP600镀锌钢板和3 mm AZ31镁板进行无匙孔搅拌摩擦点焊试验,焊后对接头分别进行横切、纵切及层切,采用扫描电镜（SEM）分析焊接接头显微组织和断口形貌.结果表明,镁钢间的混合主要发生在搅拌针作用区域,形成“机械互锁”的组织形貌,有利于增加两种材料的有效接触,形成复相强化;轴肩作用区镁钢间搅拌不明显,界面较平滑,镁钢界面形成了金属化合物以及氧化镁,降低了接头的塑性和韧性.对DP600/AZ31无匙孔搅拌摩擦点焊焊接接头进行拉伸试验,发现焊接接头从搭接界面上断裂,断口呈“脉状花样”,为延性断裂.     

铝钢异种材料搅拌摩擦点焊研究现状

铝钢异种金属的连接对能源与材料的高效利用受到汽车相关行业的重视,搅拌摩擦点焊作为一种固态焊接方法可以大幅减少金属间化合物的不利影响,在异种金属的连接领域有着广阔的应用前景。通过阐述铝钢异种金属连接的主要连接原理,分析解释相关工艺参数及组织对焊接结果的影响,归纳总结了国内外关于铝钢异种材料搅拌摩擦点焊的相关研究现状,并探讨了目前铝钢搅拌摩擦点焊中存在的问题以及未来可行的研究方向。     

铝/钢无匙孔搅拌摩擦点焊焊接性分析

采用自行设计的无匙孔搅拌摩擦点焊方法对6061铝合金和DP600镀锌钢进行点焊(钢上铝下),利用扫描电镜、能谱仪及拉伸试验对接头的微观组织和力学性能进行研究.结果表明,搅拌头旋转频率为1200 r/min、预热时间为6 s和搅拌针长度为3.2 mm时,接头抗剪载荷可达11.2 kN.接头表面平整美观无匙孔;接头由搅拌区和扩散区组成,搅拌区内钢以弯钩状分布嵌入铝基体,形成牢固的机械连接;扩散区内铝和钢依靠界面上的金属间化合物连接,连接方式为冶金结合.接头断裂位置为扩散区化合物层与铝基体界面处,断口呈河流状的解理台阶,属于脆性断裂.     

Al6061-T6/H220YD搅拌摩擦焊研究

对钢和铝异种金属进行了搅拌摩擦搭接焊试验,结果表明:接头界面区两侧的钢被搅入铝合金后发生弯曲,呈现"弯钩状"。整个连接界面区域连续分布着钢颗粒夹杂物、叠层组织及金属间化合物层,这些成为影响接头质量的重要因素。对接头的界面处进行XRD分析,验证了金属间化合物AlFe,AlFe_3的存在。     

铝-铜异种金属搅拌摩擦焊接头组织及力学性能（英文）

对3 mm厚的1060工业纯铝和退火纯铜异种金属搅拌摩擦焊进行研究。在搅拌头旋转速度为1050 r/min、焊接速度为30 mm/min时,获得性能良好的铝/铜接头。交替片层结构主要分布于焊核区顶部与铜/焊核区交界附近,促进了铝、铜两种材料的界面扩散及铝和铜之间的冶金键合。然而,界面腐蚀形貌揭示界面内部的弱连接机制,导致拉伸试验中裂纹沿界面区域萌生和扩展,断裂方式为韧-脆混合型断裂。接头的抗拉强度为148 MPa,高于工业纯铝母材的抗拉强度。搅拌摩擦焊强烈塑性变形引起的晶体缺陷和晶粒细化加速原子间的短程扩散,从而促进金属间化合物Al4Cu9和Al2Cu的生成。XRD结果显示,金属间化合物Al4Cu9主要位于铜/焊核区过渡区域。焊核区较高的位错密度和位错环的形成是导致该区域硬度明显升高的主要原因。     

汽车制造中铝和钢异种金属间的点焊研究

以铝代钢是汽车轻量化的有效途径,其中铝/钢异种金属间的焊接是技术关键点.点焊方法灵活高效,是汽车制造过程中铝/钢焊接的一种有效方法.铝/钢异种材料的点焊方法有电阻点焊、搅拌摩擦点焊、激光点焊、胶接点焊等,其中工艺参数的选择是控制金属间化合物的有效因素.综述了各种点焊方法在工业实际生产中的优势与存在的不足,提出了点焊工艺在汽车制造领域铝/钢异种金属连接中的应用前景.     

铝合金与钢的异种材料点连接研究现状

综述铝合金与钢的异种材料点连接技术的研究现状。介绍电阻点焊、搅拌摩擦点焊、自冲铆连接的工艺方法。对于铝/钢的电阻点焊,利用工艺垫片法能够改善接头温度分布;采用过渡层法能调控界面反应。铝/钢的搅拌摩擦点焊接头强度能接近铝合金同种材料接头强度。对铝合金与钢进行自冲铆连接时,铝合金作为下板时连接窗口比作为上板时较宽。     

Al-Si-Cu合金粉末扩散钎焊Al/Cu接头组织及性能

采用Al-Si-Cu合金粉末扩散钎焊铝铜异种金属,采用SEM,EDS和XRD分析接头微观组织结构,结合三元相图分析了接头形成机理,最后检测了接头力学性能.结果表明,在连接温度530℃,保温时间60 min,压力为1MPa时可形成均匀致密的接头,接头中存在大量条状和鱼骨状的Al-Si-Cu共晶组织,中间层与两母材结合界面处的组织结构不同,在靠近铜侧界面存在三种层状金属间化合物,其成分依次为Cu₃Al₂,CuAl和CuAl₂,在靠近铝侧界面存在一个扩散区,没有形成层状金属间化合物.接头的抗剪强度随保温时间的变化而变化,在保温60 min时达到35 MPa.     

Al-Si-Cu合金粉末扩散钎焊Al/Cu接头组织及性能

采用Al-Si-Cu合金粉末扩散钎焊铝铜异种金属,采用SEM,EDS和XRD分析接头微观组织结构,结合三元相图分析了接头形成机理,最后检测了接头力学性能.结果表明,在连接温度530℃,保温时间60 min,压力为1MPa时可形成均匀致密的接头,接头中存在大量条状和鱼骨状的Al-Si-Cu共晶组织,中间层与两母材结合界面处的组织结构不同,在靠近铜侧界面存在三种层状金属间化合物,其成分依次为Cu₃Al₂,CuAl和CuAl₂,在靠近铝侧界面存在一个扩散区,没有形成层状金属间化合物.接头的抗剪强度随保温时间的变化而变化,在保温60 min时达到35 MPa.     

超声辅助铝/钛搅拌摩擦搭接接头的成形和组织

借助超声波辅助的方法对铝/钛异种合金进行搅拌摩擦搭接,研究超声波作用对接头的成形和组织的影响. 结果表明,当超声波施加在铝板时,接头的钩状缺陷较高,且会出现孔洞缺陷;当超声施加在钛板时,接头无缺陷. 超声振动能够增大铝/钛界面扩散层的厚度,对接头性能的提高起到一定的促进作用. 当搅拌头转速为300 r/min时,界面扩散层厚度较薄;当搅拌头转速升高至500 r/min时,界面生成一层厚度约为1 μm的金属间化合物. 超声辅助焊接可明显提高接头的断裂载荷.     

AA1060铝合金和C1100工业纯铜搅拌摩擦点焊的演变性能（英文）

采用搅拌摩擦点焊技术连接纯铜(C11000)和纯铝(AA1060)板材,并表征了焊缝的演变性能。在不同转速和送入深度下,采用不同形状刀具制备点焊焊缝。在焊缝两边可观察到不同长度铜环,这表明铜向前挤压进入铝板,有助于得到高强焊缝。采用能量散射谱和X射线衍射研究手段可观察到在铝基体中存在铜粒子,且有各种不同的金属间化合物存在。除了在转速800 r/min下采用锥形销和凹形肩得到的焊缝外,最大的拉伸断裂载荷随着送入深度的增加而增大。在剪切-拉伸载荷条件下,所有的搅拌摩擦点焊接头产生了点焊熔核滑脱失效模式。在样品锁眼附近得到了峰值硬度,这同焊接搅拌区存在金属间化合物有关。     

转速对铝/铜RFSSW接头显微组织与力学性能的影响

采用回填式搅拌摩擦点焊对1.8 mm厚AA1060铝与2 mm厚C11000铜板(Al板在上)进行焊接,研究转速对接头的显微组织和力学性能的影响。结果表明:当转速过低时会出现表面粘料缺陷;而当转速较高时则会有飞边缺陷的产生。接头界面处生成了CuAl2金属间化合物,当转速为2100 r/min时,扩散层厚度为7.2μm。随着转速的升高,铝板上焊核区的硬度升高,随着距焊核中心距离的增加,硬度逐渐升高,在套筒作用区边缘达到最大。随着转速的升高,接头的拉剪载荷呈现先增加后减小的趋势。     

异种材料及复合热源搅拌摩擦焊

在对接和搭接方式中,异种材料搅拌摩擦焊相较于同种材料分别具有一些额外的焊接参数,并且对搅拌头材料也有更苛刻的使用要求。总结近年来异种材料搅拌摩擦焊的研究现状,介绍异种材料搅拌摩擦焊过程中脆性金属间化合物的生成及其对焊接接头的力学性能产生的影响。从金属流动机理和数值模拟方面,研究金属间化合物的生成和成长规律,给出针对金属间化合物可能的解决方法。针对高熔点焊材,介绍复合热源搅拌摩擦焊技术、常用的辅助热源以及复合热源搅拌摩擦焊在异种材料搅拌摩擦焊方面的优点和研究的不足之处。     

新型铝钢搅拌摩擦焊对接工艺分析

以3 mm厚的碳素结构钢Q235与3 mm厚的2A12铝合金为基材,通过机械加工的方式沿厚度方向将钢端面加工成倾斜的锯齿形状,运用搅拌摩擦偏心焊完成钢和铝异种金属的连接,以异种金属的对接焊接接头为研究对象。从焊缝宏观组织可以看到,在搅拌针的搅拌与轴向顶锻力的共同作用下,锯齿顶部的钢发生软化并随搅拌针的搅拌迁移到铝基体中。运用XRD分析表明,结合界面处除了铁和铝之外,还形成了Fe Al、Fe Al2等金属间化合物,靠近铝侧的焊缝显微硬度比铝母材的硬度要高,原因是形成的金属间化合物使得其硬度增高,通过扫描电镜与元素能谱分析,锯齿的底部铝钢结合界面形成了一层比较薄的过渡层,铝钢接头以冶金和机械结合的方式为主。     

钛/铝激光熔钎焊接头原位TEM拉伸断裂行为

对于钛/铝异种金属熔钎焊接头,钛合金侧界面金属间化合物层的形态、厚度对接头力学性能存在显著影响.传统微观组织表征+宏观力学性能测试的方法无法直观获得纳米尺度下裂纹的萌生及扩展过程.基于此,采用原位TEM表征技术,对钛/铝熔钎焊接头界面金属间化合物层处的拉伸断裂行为展开研究,阐明界面金属间化合物层对接头力学性能的影响规律...