7N01铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能

研究了在不同焊接参数的条件下,7N01铝合金搅拌摩擦焊接头的力学性能.结果表明,在特定的旋转频率和前进速度匹配条件下,下压量在0.3～1.0 mm范围波动,7N01铝合金搅拌摩擦焊接头的抗拉强度均能够稳定在340 MPa以上,达到母材的80%左右.通过扫描电镜观察断口发现,搅拌摩擦焊接头断口以韧窝型为主,在低倍下部分断口呈现出明显的分层现象,两层间分界部分呈现出阶梯状形貌.接头硬度测试表明,后退侧的平均硬度略高于前进侧,这也与拉伸测试中接头普遍断于前进侧的现象吻合.     

高速列车用7N01铝合金搅拌头选择及接头性能研究

采用四种不同形式搅拌针的搅拌头对7N01铝合金进行了搅拌摩擦焊试验。结果表明:三平面搅拌针和左旋槽搅拌针可以保证焊缝在材料厚度方向上的尺寸变化均匀,有利于保证焊接接头力学性能的均匀与连续。焊缝两侧塑化金属流动状态不同,前进侧母材晶粒表现为向上运动的拉长变形,而后退侧母材晶粒在水平方向上与焊核晶粒过渡并连接。拉伸试验结果表明,接头具有较好的拉伸性能。     

下压量对厚板7N01铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

对15 mm厚板7N01铝合金进行搅拌摩擦焊对接试验,焊后开展接头性能分析试验,研究下压量对7N01铝合金搅拌摩擦焊接头的静载拉伸性能、撕裂性能及疲劳强度的影响。研究结果表明,下压量对7N01铝合金搅拌摩擦焊接头静载强度和撕裂性能影响均不显著;随着下压量的增加,7N01铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳强度呈现上升趋势;下压量为1.0 mm时,15 mm厚板7N01铝合金FSW接头的综合性能最优。     

7N01-T4铝合金搅拌摩擦焊接头的形貌及力学性能

对15 mm厚7N01-T4铝合金采用3组焊接工艺参数进行搅拌摩擦焊。焊接速度均为200 mm/min,倾角θ均为0.5°,转速ω分别为300 r/min,350 r/min,400 r/min。所用搅拌头采用马氏体时效不锈钢制作,轴肩直径为37 mm,搅拌针为圆台形,针长14.8 mm,针体表面带有细牙螺纹和3个斜切平面。焊后进行外观检验、射线探伤、宏观断面检验、横向拉伸和弯曲试验。结果表明,3组参数所得焊缝外观良好,内部无孔洞、弱结合和S线等缺欠;焊接接头的抗拉强度在351~370 MPa之间,断后伸长率为11.9%~15.4%,拉伸试样均沿45°方向断裂,断口位于距离焊缝边缘约30mm的区域;在弯曲180°的条件下,正弯和背弯试样均未产生裂纹。     

A6N01S-T5铝合金厚板搅拌摩擦焊接头疲劳性能

对42 mm厚A6N01S-T5铝合金型材进行双面搅拌摩擦焊接,焊后沿焊缝横截面将接头分为上、中、下三层分别进行疲劳试验,探究其疲劳性能;通过金相组织观察、显微硬度测试、断口分析等方法分析接头疲劳断裂的原因。结果表明,接头疲劳断裂多发生在热影响区,上、中、下三层的疲劳极限分别为103.9 MPa、101.4 MPa和102.2 MPa;焊核区微观组织为细小等轴晶粒,热影响区组织形貌与母材接近,略有粗化现象;接头显微硬度分布呈W型,母材硬度约为108 MPa,焊核区约为75 HV,距离焊缝中心约10 mm的HAZ软化区硬度值最低,约为55~60 HV;疲劳源多为氧化物夹杂造成的应力集中诱发形成。     

铝合金搅拌摩擦焊接头行为分析

详细介绍了搅拌摩擦焊（FSW）接头塑性流变数值模拟所得到的结果，并且利用搅拌摩擦焊的“插入试验”，测量了搅拌头旋转着插入铝合金材料过程中作用在搅拌头上的作用力，并将之转化为有效的粘度值和温度输出，确定了搅拌摩擦焊过程中充分塑化区（FPZ）的材料粘性，3－D数值模拟结果显示了搅拌头肩台下大约1.5mm的紊流区域的形成；解释了在异种金属搅拌摩擦焊接过程中无序混合产生的间混薄层结构，以及局部液相形成（初始熔化）引起的搅拌头的瞬间滑移导致了在特定的温度下（Tcrit）的材料粘性迟滞。     

旋转速度对铝合金搅拌摩擦焊接头弯曲性能的影响

对2219-T6铝合金进行搅拌摩擦焊接(FSW),并采用三点弯曲试验方法评价接头的弯曲性能和用扫描电镜观察接头的弯曲断口形貌。结果表明:正弯时拉应力作用于FSW焊缝上表面,压应力作用于下表面,表现出较好的塑性变形;背弯时受力相反,下表面中心线出现裂纹并沿焊核区与热机影响区之间的过渡区扩展。无缺陷FSW接头的最大弯曲力Fbb和抗弯强度σbb最大值分别为3.6 k N、503 MPa,以韧性断裂方式为主;而有缺陷FSW接头的Fbb和σbb分别仅为2.5 k N、395 MPa,以准解理断裂方式为主。     

高速列车用高强A7N01铝合金焊接接头的组织与性能

通过维氏硬度计、扫描电镜、能谱仪对高速列车用A7N01铝合金MIG焊接接头的显微硬度、微观组织、疲劳断口形貌及组织成分进行试验分析。结果表明,焊接接头热影响区淬火区晶粒细小,晶内有很多细小的强化相;软化区晶粒粗大,晶内细小强化相较少,强化相在晶界处聚集长大。热影响区晶内有很多粗大化合物Al8Fe2Si,这些粗大化合物中杂质元素Fe、Si含量较高,容易导致疲劳裂纹的萌生。在粗大化合物的边界部位有强化相MgZn2析出。焊接接头硬度分布不均匀,软化区硬度明显低于淬火区,焊缝硬度最低,为72.1 HV,母材硬度最高,为135 HV。疲劳模拟试验表明,在靠近熔合线的热影响区产生了疲劳裂纹,并在淬火区扩展至试样最终断裂。疲劳裂纹倾向于沿晶扩展,疲劳断口上有很多沿晶二次裂纹。     

7N01铝合金焊接接头力学性能及静/动态失效分析

通过SEM,EDX等方法分析了7N01铝合金焊接接头的断口特征,探讨了焊接接头的静/动态失效过程。结果表明,接头拉伸力学性能良好,接头平均抗拉强度可达282 MPa,屈服强度为165 MPa,在1×10~7次的循环次数下接头的中值疲劳强度可达81.4 MPa,疲劳强度满足接头设计要求。拉伸断口和疲劳断口的瞬断区均为韧窝状形貌,韧窝细小均匀,其上弥散分布着第二相粒子,疲劳源区主要位于接头近表面应力集中程度较大的焊趾位置。     

铝合金搅拌摩擦焊接接头组织与性能的研究进展

讨论了铝合金搅拌摩擦焊接接头的组织与缺陷,分析了缺陷产生的原因、危害以及避免缺陷产生的方法;分别阐述了铝合金搅拌摩擦焊接接头性能的研究热点,并指出了目前铝合金搅拌摩擦焊接接头组织与性能研究中存在的问题。     

应力集中对A7N01铝合金焊接接头疲劳性能的影响

采用脉冲MIG焊的方式制备了A7N01铝合金焊接接头,接头类型分别为对接、十字接、搭接等三种型式。采用A NSYS有限元仿真模拟不同类型接头的应力集中系数。研究不同类型接头疲劳S-N曲线,并分析断口微观形貌。结果表明:对接、十字接、搭接三种接头具有不同的应力集中系数,搭接接头具有最高的应力集中系数,十字接头次之,对接接头最低。随着应力集中系数的增大,三种接头的疲劳极限降低,并且在同样的加载应力下,疲劳循环周次也随着应力集中系数的增大而降低,但接头的微观断裂机理基本一致,都是在焊趾处为疲劳裂纹起源。证明应力集中不会影响A7N01铝合金焊接接头的断裂机理,由于高的应力存在,疲劳极限显著降低,因此在进行接头设计时,要考虑应力集中的影响。     

35mm厚板铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能

采用搅拌摩擦焊双面焊工艺,对35 mm厚板6005A-T6铝合金型材进行了搅拌摩擦焊接,获得成形良好、表面光滑、无隧道孔和沟槽缺陷的焊接接头.应用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度仪及电子拉伸试验机等对搅拌摩擦焊接头组织与性能进行研究.结果表明,接头焊核区组织为细小等轴晶;前进侧出现明显的螺旋纹及清晰的结合线,热力影响区晶粒被明显拉长呈条状组织,热影响区受热晶粒粗大;后退侧未见螺旋纹,晶粒比前进侧细小,过渡区较前进侧宽.在搅拌头旋转频率为650 r/min,焊接速度为200 mm/min工艺条件下接头抗拉强度为213 MPa,达到母材强度的84.8%,断裂起始于焊缝前进侧的热影响区,扩展至双面焊接重合区时,沿着焊缝后退侧热影响区直至断裂;接头显微硬度最低值出现在前进侧热影响区,最低值为50 HV.     

2014铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷分析

采用搅拌摩擦焊方法对8mm厚的2014铝合金进行了焊接，分析了接头缺陷的种类及形成原因。研究结果表明：搅拌头形状及焊接工艺参数对接头缺陷的形成具有重要影响；缺陷主要有孔洞、裂纹、飞边和沟槽四种；焊接缺陷的产生是由于在搅拌摩擦焊接过程中焊缝金属经历了不同的热机过程所致，过热或者塑性材料流动不足都会导致焊接缺陷的形成。     

2A12铝合金搅拌摩擦焊接过程中接头组织与焊接工艺的关系

利用搅拌摩擦焊接方法对2A12铝合金板材进行了焊接试验，探讨了搅拌头的设计参数、焊接过程的工艺参数等对2A12铝合金板材焊接接头组织的影响。经过试验得知，在焊接时，搅拌头转速可为750r／min～1180r／min，走动速度为23．5mm／min～30mm／min，皆可获得接头性能尚可的焊接接头。同时发现焊接区的硬度约为母材硬度的70％。搅拌头长度略小于焊接板材厚度时仍可能使板材焊透。采用带有螺纹的搅拌头进行焊接对焊缝孔洞的形成有一定影响。     

焊接速度对7A04铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用不同焊接速度焊接7A04铝合金板材,并对搅拌摩擦焊接头进行微观组织和力学性能分析研究。结果表明,接头焊核区由于搅拌头的搅拌作用及发生动态再结晶,形成细小等轴晶,尺寸远小于母材;机械热影响区处于搅拌头外缘,在搅拌头搅拌作用下发生明显的拉伸变形;热影响区晶粒发生明显粗化。不同焊接速度下焊缝区的硬度分布整体上呈"W"形分布,接头软化,焊缝区硬度低于母材,硬度最高值出现焊核区,最低值出现在热影响区。当旋转速度为800 r/min,焊接速度为120 mm/min时,接头成型性最佳,其抗拉强度为410 MPa,达母材强度的75%。     

铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织分析

对4mm厚的铝合金板材进行搅拌摩擦焊接,用光学显微镜观察了焊缝截面的显微组织。由于温度和变形程度不同,焊缝不同位置的组织有所不同,母材区晶粒组织明显比过渡区和搅拌区的晶粒组织细小而均匀。过渡区的材料由于受到搅拌头的剪切作用,发生了大的弯曲变形,呈板条状组织。     

6063铝合金搅拌摩擦焊接头冲击断裂分析

以6063铝合金为主要研究对象，简要介绍了铝合金型材的搅拌摩擦焊接工艺及设备，研究了6063-T65l铝合金的冲击断裂性能、塑性变形能力及其搅拌摩擦焊接头的微观组织。研究表明，搅拌摩擦焊接头中为较细的再结晶组织，且强化相呈弥散分布，其冲击断裂性能和塑性变形能力与母材相近。     

厚板铝合金搅拌摩擦焊接头显微组织与力学性能

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σb、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σb,σ0.2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.     

水下搅拌摩擦焊接铝合金组织与性能研究

采用水下搅拌摩擦焊接(SFSW)技术对2024-T4铝合金板材进行连接,研究了焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明:SFSW可以显著细化晶粒,焊核区的平均晶粒尺寸达到700nm,但焊核区的析出相明显粗化。焊接接头的抗拉强度为母材抗拉强度的86.9%,焊核区和热机械影响区交界处成为接头的薄弱区。沉淀强化对接头性能起到主要作用,细晶强化作用较弱。