异种铝合金回填式搅拌摩擦点焊缺陷及力学性能

采用回填式搅拌摩擦点焊技术对2 mm厚5052-H112与2024-T4铝合金进行了成功的连接.试验结果表明,当焊接工艺参数选择恰当时,可得到无缺陷接头;然而,焊接工艺窗口较窄,在高热输入条件下易产生多种缺陷,如粘连韧带、孔洞、裂纹、弱连接等,且这些缺陷主要分布在两板的结合面及焊具退出工件的退出线上;力学性能测试结果表明在低热输入条件下,接头的力学性能（一字拉伸与十字拉伸）最高,这与焊点在低热输入情况下组织缺陷较少有关;在一字和十字拉伸载荷作用下,接头的失效位置位于两板结合面及退出线上,在结合面处形成了有效的冶金连接.     

2219-T6激光同轴辅助搅拌摩擦焊性能与组织分析

对2219-T6铝合金激光同轴辅助搅拌摩擦焊接头的宏观形貌、力学性能及显微组织进行了研究.结果表明,激光辅助热源的加入有助于消除金属塑性流动不充分引起的隧道缺陷,提升接头性能,但激光功率过大会加剧焊缝软化而使性能下降.激光辅助热源使焊核区扩大,且焊核区中θ相（Al₂Cu）增大,但对热力影响区的显微组织无明显影响.通过固溶+人工时效方法的焊后热处理以显著提升接头强度（从母材强度的76%提升100%）.加入激光的焊核区及热力影响区在热处理后晶粒尺寸相比不加入激光有所减小,且激光功率越大,对应的晶粒尺寸越小.     

2A12/7075异种铝合金搅拌摩擦焊接头的组织及性能

对航空用5 mm厚的2A12/7075异种铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能进行了研究。结果表明：当旋转速度为1000 r/min,焊速80 mm/min,7075铝合金置于前进侧时,接头焊核区出现了洋葱环,该区域为细小均匀分布的等轴晶组织,晶粒平均尺寸为5.7 μm;两侧热影响区晶粒都有所长大,但前进侧热影响区更为明显。整个接头的显微硬度分布呈“W”型,最高硬度值出现在焊核区中心,达146.5 HV0.2,前进侧硬度较回退侧下降明显。接头抗拉强度达到392 MPa,分别是2A12铝合金母材强度的84.5%,是7075母材的71.1%,断裂位置处于前进侧热影响区。     

铝合金搅拌摩擦焊异种焊接头的显微组织和力学性能

对8mm厚6082/5083铝合金进行了搅拌摩擦焊焊接,焊后通过金相分析、拉伸试验和断口形貌观察等方法研究了搅拌摩擦焊异种焊接头的显微组织和力学性能.研究结果表明:在旋转速度800 r/min、焊接速度120 mm/min工艺条件下,接头表面成形良好,内部无明显缺陷.焊核区是由细小的等轴晶组织构成;前进边和回转边的界面形态差异较为明显,前进边的组织形貌呈花纹状,由两种铝合金组织交互融合而成,但回转边组织形貌则呈曲线状,明显将两种组织分开.断口形貌分析显示,接头断裂模式为脆性断裂.     

异种铝合金回填式搅拌摩擦点焊的组织与性能

选用6061-T6与7075-T6铝合金为研究对象,研究异种合金回填式搅拌摩擦点焊接头的组织和拉剪性能. 将7075铝合金作为上板,主要讨论套筒下扎深度对接头成形和性能的影响. 结果表明,当套筒刚扎透上板时,接头内部无缺陷产生. 随着套筒下扎深度的增大,接头内部会出现孔洞、撕裂和未充分回填等缺陷. 当使用较小的套筒扎入量时,决定接头性能的关键位置,即钩状缺陷处和焊点中心搭接面处的结合情况良好. 接头的断裂载荷随着套筒下扎深度的增大先增大后减小,最大载荷在深度为3.4 mm时达到7 236 N.     

焊后热处理对2219-T6铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

采用搅拌摩擦焊方法对2219-T6铝合金进行焊接,对焊接接头的宏观形貌、显微组织、拉伸强度、显微硬度进行了分析。结果表明,焊核区组织为细小的晶粒,热机影响区组织为弯曲变形的晶粒,热影响区组织出现了明显粗化。接头室温拉伸强度可以达到母材的75%左右,接头强度低于母材的原因主要归结为金属的塑性损伤、缺陷的产生和热影响区的软化。通过固溶及时效方法并兼顾再结晶过程的热处理工艺可以回复接头塑性、消除软化,达到改善接头性能的目的。     

Effect of post-weld heat treatment on microstructure and mechanical properties of welded joints of 6061-T6 aluminum alloy

6061 aluminum alloy T-joints were welded by double-pulsed MIG welding process. Then, the post-weld heat treatment was performed on the welded T-joints. The weld microstructure under different aging temperature and time was investigated by transmission electron microscopy and scanning electron microscopy. The mechanical properties were examined by hardness test and tensile test. The results showed that the micro-hardness was sensitive to heat treatment temperature and time. Increasing temperature was beneficial to the shortening of peak aging time. There were a large number of dislocations and few precipitates in the welded joints. With the increase of post-weld heat treatment temperature and time, the density of dislocation decreased. Meanwhile, the strengthening phase precipitated and grew up gradually. When the post-weld heat treatment temperature increased up to 200 °C, large Q' phases were observed. And they were responsible for the peak value of the micro-hardness in the welded joints.     

超声振动对6061-T4铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

利用自主研制的试验装置,通过工具头将超声振动能量施加在搅拌头前方的待焊工件上,研究了超声振动能量对减少焊接缺陷、改善搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响.对6 mm厚度6061-T4铝合金板进行了超声振动强化搅拌摩擦焊工艺试验,并与相同工艺条件下的常规搅拌摩擦焊进行了对比.结果表明,超声振动能够减小焊速/转速比较大时的焊缝内部隧道型缺陷,增大材料对接混合区宽度和焊核区体积,细化焊核区和热力影响区微观组织,提高接头抗拉强度和焊核区显微硬度.     

超声振动对6061-T4铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

利用自主研制的试验装置,通过工具头将超声振动能量施加在搅拌头前方的待焊工件上,研究了超声振动能量对减少焊接缺陷、改善搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响.对6 mm厚度6061-T4铝合金板进行了超声振动强化搅拌摩擦焊工艺试验,并与相同工艺条件下的常规搅拌摩擦焊进行了对比.结果表明,超声振动能够减小焊速/转速比较大时的焊缝内部隧道型缺陷,增大材料对接混合区宽度和焊核区体积,细化焊核区和热力影响区微观组织,提高接头抗拉强度和焊核区显微硬度.     

2024/7075异种铝合金搅拌摩擦焊的晶体取向演化

使用光学显微镜、电子背散射衍射（EBSD）对比研究了2024/7075异种铝合金搅拌摩擦焊（FSW）接头及母材的组织特征、晶界特征和织构的演化.结果表明,后退侧热力影响区晶粒的小角度晶界含量较母材明显增大而前进侧热力影响区晶粒的小角度晶界含量与母材相比没有明显变化,焊核区发生了动态再结晶,大角度晶界含量明显增加.后退侧2024铝合金为弱取向组织,前进侧7075铝合金母材、热影响区以及热机影响区具有较强的S织构{123}<634>、黄铜织构{011}<211>和R织构{124}<211>,焊核区为等轴再结晶晶粒,没有明显的择优取向.     

异种搅拌摩擦焊AA5083-H111和AA6351-T6铝合金的力学和冶金性能(英文)

研究异种搅拌摩擦焊AA5083-H111和AA6351-T6铝合金的微观结构和力学性能。在3种不同的焊接速度(36、63、90 mm/min)下焊接AA5083-H111和AA6351-T6铝合金,分析焊接速度对接头力学和冶金性能的影响。结构表明,与其他焊接速度相比,焊接速度为63 mm/min时接头的力学性能和冶金性能较好。焊缝区由未混合区、机械混合区和混流区组成。所观察到的断裂模式为韧性纤维断裂。     

超声功率对2219-T351铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用搅拌摩擦焊和不同功率的超声辅助搅拌摩擦焊对2219-T351铝合金进行焊接试验,测量焊接温度和焊接压力,对焊接接头的微观组织、显微硬度和力学性能进行分析,研究了加入不同超声功率后焊缝的组织性能和材料流动性. 结果表明,超声能降低焊接温度,随着超声功率增加减小的幅度越大. 加入了超声后,焊缝微观组织更加均匀,底部材料的流动情况得到改善,焊缝区有更多的强化相残留,焊接接头的显微硬度、抗拉强度及断后伸长率在加入超声后均有提高,在加入2.25 kW的超声功率时达到最高,最高拉伸强度为331 MPa,可达到母材的80%左右.     

带状组织对铝/镁异种金属搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

采用搅拌摩擦焊(FSW)对厚度为4 mm的6061铝合金与AZ31B镁合金进行不同工艺的平板对接试验. 采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及能谱仪(EDS)对接头进行微观组织观察,采用电子万能试验机对接头力学性能进行测试. 结果表明,在接头焊核区(WNZ)中存在着明显的带状组织,带状组织是由插入镁基体中的铝合金条以及弥散分布在条带上的金属间化合物(IMCs)组成;IMCs主要为Al₁₂Mg₁₇和Al₃Mg₂;铝/镁异种金属FSW接头裂纹形核和扩展均发生在带状组织内;焊接工艺影响带状组织形态和IMCs尺寸及数量;随着转速(n)的增加或焊接速度(v)的降低,带状组织呈弯曲状,长度相对较短且呈不连续分布;当转速(n)过高或焊接速度(v)过低时,带状组织变细,但IMCs数量增多且尺寸变大;铝/镁异种金属FSW接头强度主要取决于带状组织形态和IMCs尺寸及数量.     

纯铜/1350铝合金异种板材搅拌摩擦焊接头的组织与性能(英文)

研究3mm厚的纯铜/1350铝合金异种合金板材的搅拌摩擦焊工艺。通过搅拌头偏置技术,将搅拌头的大部分插入铝合金一侧,在旋转速度和焊接速度分别为1000r/min和80mm/min的条件下,获得无缺陷的接头。在焊核区形成复杂的微观组织中,可以观察到旋涡状花样和层状组织。焊核区没有金属间化合物生成。硬度分布曲线表明,焊核区纯铜一侧的硬度高于1350铝合金一侧的硬度,且焊核区底部的硬度高于其它部分的。接头的抗拉强度和伸长率分别为152MPa和6.3%。断口观察表明,接头断口既存在韧性断裂区域,也存在脆性断裂区域,为混合型断裂。     

2024-T4铝合金搅拌摩擦焊搅拌区位错及组织性能

采用金相、显微硬度及透射分析方法对2024铝合金搅拌摩擦焊接头搅拌微区的组织性能和位错分布特征进行试验分析,基于位错分析深入了解各微区位错形成与接头组织结构与硬度变化之间的关系。研究表明,WNZ位错主要分布在晶粒内部,大部分是以位错缠结的形式存在,并伴随有大量的沉淀强化析出相Cu_2Mg;而在TMAZ区,大量的位错是以位错塞积的形式存在于晶界或晶粒内部;HAZ区域的位错多以位错塞积的形式存在于晶界附近,并伴随一些典型的Al Cu_3析出相。WNZ和TMAZ区中并未随晶粒细化而造成位错数量和类型的减少,这与FSW特殊的动态回复和动态再结晶过程有关,此外位错分布特征与接头微区硬度分布特征基本吻合。     

Microstructures and properties analysis of dissimilar metal joint in the friction stir welded copper to aluminum alloy

This paper mainly concentrated on the feasibility of friction stir welding of dissimilar metal of aluminum alloy to copper （I2） and a preliminary analysis of welding parameters influencing on the microstructures and properties of joint was carried out. The results indicated that the thickness of workpiece played an important role in the welding parameters which could succeed in the friction stir welding of dissimilar metal of copper to aluminum alloy, and the parameters were proved to be a narrow choice. The interfacial region between copper and aluminum in the dissimilar joint was not uniformly mixed, constituted with part of incomplete mixing zone, complete mixing zone, dispersion zone and the most region＇ s boundary was obvious. Meantime a kind banded structure with inhomogeneous width was formed. The intermetallic compounds generated during friction stir welding in the interfacial region were mainly CugAl4, Al2Cu etc, and their hardness was higher than oihers.     

Microstructure and mechanical properties of friction stir welded thin sheets of 2024-T4 aluminum alloy

Friction stir welding （FSW） is a new and promising welding processing that can produce low-cost and high-quality joints of aluminum alloys. 1 mm thick sheets of 2024-T4 aluminum alloys which are always used as building and decorating materials were welded by FSW. The microstructure and mechanical properties of fiiction stir welded 1 mm thick sheets of 2024-T4 aluminum alloy were studied. It was found that the thinner the 2024 aluminum alloy, the larger the FSW technological parameters field. The grains size of weld nugget zone （WNZ） is approximately 10 times smaller than that of the parent material, but the second phase in the material is not refined apparently in the welding. The FS welded joints have about 40% higher yield strength than the parent material, but the elongation of FS welded joints is under about 50% of the parent material. The electron backscattered diffraction （EBSD） results show that there are much more low angle boundaries （LAB） in WNZ than that in parent material, which indicates that FSW causes a number of sub-grain structures in WNZ, and this is also the reason of the increase of yield strength and Vickers hardness of the welded joint.     

焊接热输入和焊后热处理对搅拌摩擦焊2024-T3铝合金焊核区硬度的影响

在不同焊接热输入条件下对2024-T3铝合金进行搅拌摩擦焊接,并利用透射电镜、差热分析和维氏硬度测试对焊核区的组织和硬度进行分析检测。研究表明,焊核区的硬度受到焊接热输入的影响。在高焊接热输入条件下,焊接速度的提升有利于提升焊核区硬度。而在低焊接热输入条件下,焊核区硬度随着旋转速度的增加而增加。焊后热处理导致组织过时效,焊核区硬度降低。相比于其他参数下获得的焊核区,旋转速度为500 r/min,焊接速度为100 mm/min条件下获得的焊核区拥有较高的抗过时效性能,硬度下降仅为3.8%,而其他焊核区的硬度下降超过10%。焊核区硬度主要受到强化相形态的影响。     

异种搅拌摩擦焊接AA2024-7075接头沿厚度方向上的电子背散射衍射分析

本研究以5mm厚的AA2024-T351和AA7075-T651铝合金板材进行搅拌摩擦对接焊,研究了异种铝合金搅拌摩擦焊AA2024-7075接头焊核区沿厚度方向的微观组织演化。研究结果表明：焊核区的晶粒尺寸从焊缝顶部到底部依次降低。轴肩区和焊缝底部区域的再结晶组分低于焊缝中心区。焊核区形成了简单的剪切织构且织构分布并不均匀。轴肩区主要是B 和?B织构组分,而底部区域主要是A 和?A织构组分,C织构组分则出现在中心区域。中心区域的织构强度低于焊核顶部和底部区域,这主要是由于该区域出现了洋葱环,是材料混合区域,使得晶粒取向更为随机。     

轴肩尺寸对异种铝合金材料搅拌摩擦焊接头显微组织的影响规律

对5083铝/6082铝异种材料搅拌摩擦焊（friction stir welding,FSW）进行研究,重点分析轴肩直径对横截面形貌、显微组织与显微硬度的影响规律.结果表明,FSW接头焊核区由致密细小的等轴晶组成;增加轴肩直径可增加焊核区沿垂直焊缝方向的宽度以及增大焊核区、热影响区与热力影响区的晶粒尺寸.与后退侧的6082铝合金不同,前进侧5083铝合金的热力影响区发生了动态再结晶.显微硬度呈W形分布,最小值出现在热影响区.显微硬度的测试结果与焊核区的横截面形貌结果吻合.