镁合金搅拌摩擦焊接的研究现状与展望

近年来,镁合金在汽车、轨道交通、航空航天等领域的应用需求快速增长,其可靠连接的重要性愈发突出。作为固相焊接技术,搅拌摩擦焊(FSW)对镁合金焊接具有独特优势,因此得到了广泛关注。本文重点综述了镁合金常规对接FSW的研究进展,就焊接工艺、微观组织演化、织构分布特征、接头力学性能及其之间的相互作用机制进行了详细分析与评述。研究表明,不同于铝合金,在变形镁合金FSW时,织构是影响接头性能的关键因素,焊后形成的特殊强织构分布是导致接头难以达到与母材同等强度的主要原因。同时,对其它焊接形式如搭接焊、点焊、双面焊的可焊性及接头性能的影响因素与变化规律进行了讨论,并对镁合金与其它镁合金、铝合金以及钢之间异种焊的可焊性、界面结合机制、接头性能的影响因素及调控方法进行了评述。最后,对镁合金FSW的未来研究方向进行了展望。     

6061-T6铝合金与高分子材料PC的搅拌摩擦焊补焊修复工艺

搅拌摩擦焊(FSW)是一种潜在的连接异种材料的固态焊接方法,但由于2种材料的理化性质差异较大,导致焊接接头成形较差,力学性能较低,这就要求必须对FSW技术进行改进。文中以6061-T6铝合金与高分子材料聚碳酸酯(PC)为研究对象进行FSW补焊修复试验,通过拉伸试验和微观结构分析,将传统FSW与补焊后FSW进行对比。结果表明：基于相同工艺参数补焊技术优化了焊缝表面形貌;?10 mm轴肩搅拌头补焊接头平均抗拉强度降低1.31%,?16 mm轴肩搅拌头补焊接头平均抗拉强度提高13.51%。微观结构分析表明：在传统FSW下接头内部存在较长的孔洞缺陷,随着补焊时轴肩直径增大,缺陷逐渐消失。     

水下搅拌摩擦焊接:一种具有改善接头性能巨大潜力的搅拌摩擦焊接新方法（英文）

搅拌摩擦焊接(FSW)是一种固态焊接方法,它能够焊接普通熔焊过程难以焊接的材料;且与熔焊相比,具有高效节能和环境友好的特点。尽管FSW与熔焊相比有更多的优点,但是FSW过程中的热循环会溶解或者粗化热处理铝合金中的沉淀强化相,使接头软化,从而导致其力学性能下降。水下搅拌摩擦焊接(UFSW)是一种可以克服这些缺陷的方法。这种方法适合于在焊接过程中对热敏感的合金,且已广泛用于热处理铝合金。本文对UFSW的研究现状和发展提供了全面的文献综述。与FSW进行对比,从不同角度讨论和总结UFSW的重要性;并对材料流动、温度变化、工艺参数、显微组织和力学性能等基本原理进行详细阐述。结果表明,与FSW相比,UFSW是一种可以改善接头强度的新方法。     

飞机铝合金型材结构FSW焊接

提出了搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding,FSW）技术的3个基本要素,对铝合金型材FSW焊接件在航空结构中的几个典型应用进行了分析.并简要介绍了中国搅拌摩擦焊中心在铝合金型材搅拌摩擦焊接方面的研究成果.中国搅拌摩擦焊中心的研究表明,采用搅拌摩擦焊技术焊接铝合金能够得到比较满意的接头强度.     

7xxx高强铝合金搅拌摩擦焊研究进展

针对7xxx高强铝合金的搅拌摩擦焊研究现状，主要从焊接缺陷、搅拌针形状的选择、接头软化、疲劳性能及耐蚀性等方面详述了7xxx高强铝合金焊接过程中存在的问题。对于7xxx高强铝合金的搅拌摩擦焊（FSW），焊接缺陷及焊缝成形质量差都会导致接头软化、疲劳寿命降低及耐蚀性变差等问题；优化FSW焊接工艺参数，减少焊接缺陷，改善焊缝成形质量，有利于降低接头软化程度、提高接头的疲劳寿命及耐蚀性；选择合适形状的搅拌针对7xxx高强铝合金进行FSW，有利于改善接头的力学性能；对FSW接头进行表面机械滚压处理和超声冲击处理，改善接头表面的应力状态，有利于改善接头的疲劳性能；对FSW接头进行适当的焊后热处理，改善接头中强化相的形态、分布状态及晶粒特征，有利于改善接头的耐蚀性。     

DP590钢/AA6061-T6铝合金异种金属对接搅拌摩擦焊温度场的数值模拟

为了研究DP590钢和AA6061-T6铝合金异种金属对接搅拌摩擦焊工艺参数对温度场的影响,优化实际焊接时工艺参数的可选择范围,首先建立了异种金属对接搅拌摩擦焊搅拌头摩擦生热的热输入模型,然后运用ABAQUS软件模拟出DP590钢和AA6061-T6铝合金对接搅拌摩擦焊的温度场,研究焊接过程中异种板材温度场的分布规律,最后通过调整焊接参数模拟出接头的温度分布,对比分析搅拌头偏置位置、焊接参数对接头温度场的影响。结果表明:钢铝异种金属对接搅拌摩擦焊焊接过程中的最高温度处位于DP590钢板侧,搅拌针偏置主要影响钢板的温度分布,搅拌头转速是影响焊接接头温度场的主要因素。     

搅拌摩擦焊对接面附近材料流变行为研究

搅拌摩擦焊(FSW)过程中的对接面附近工件材料流动变形行为与许多缺陷的形成密切相关。通过开展搅拌摩擦焊试验,研究对接面附近材料在FSW过程中的流动与变形行为。针对AA2024-T3铝合金进行研究,通过采用预制氧化膜为标示材料的方法进行标示,并采用不同的焊接参数进行FSW试验。结果表明,预制氧化膜在焊接过程中完全破碎,在焊缝中以氧化铝颗粒的形式呈有规律的“S线”分布,并且随着搅拌头转速的上升,宏观上“S线”分布宽度降低,局部上氧化铝颗粒尺寸越大,分布越紧密。标示材料在接头中的沉积特征体现出,在较低的搅拌头转速下,对接面附近工件材料在FSW过程中经历了剧烈的应变,而随着搅拌头转速的提高,总应变量反而减小。     

LY12搅拌摩擦焊接技术

搅拌摩擦焊接是一种新兴的焊接工艺,本文作者在立式铣床上配置辅助夹具,对LY12铝合金做了大量的搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding)工艺试验,在焊接过程中捕捉到一些与接头形成相关的理化信息,进而探讨了FSW接头的形成机理,初步优化了LY12铝合金FSW工艺参数,分析研究了搅拌头形状、旋转速度、焊接速度对FSW接头质量的影响。试验结果表明,焊接厚度为4mm的LY12铝合金,夹持器与特形指棒直径之比3：1为好,特形指棒直径与焊件厚度之比1：1为好。焊接速度选择37．5mm/min。搅抖头旋转速度选择2000r/min时,接头质量良好。本文试验结果为进一步研究开发搅抖摩擦焊接技术奠定了一定的理论与试验基础。     

铝合金搅拌摩擦焊接接头腐蚀疲劳研究进展

搅拌摩擦焊接(FSW)技术由于其固相焊接特征,在焊接铝合金方面具有显著优势。随着铝合金FSW接头在工业领域的应用越来越广,其腐蚀疲劳性能成为人们的关注重点。综合评述了铝合金FSW接头腐蚀疲劳的最新研究进展,介绍了铝合金FSW接头腐蚀疲劳研究的必要性及未来发展趋势。     

铝/铜异种材料搅拌摩擦焊接工艺的优化

搅拌摩擦焊(FSW)是近几年发展较快的新型摩擦焊接技术.国内外研究较多的是铝合金及异种铝合金的搅拌摩擦焊接,但对铝/铜异种搅拌摩擦焊接的研究尚不多见.在此通过大量试验,分别在900-1500 rpm、20-50mm/min范围内调整搅拌旋转速度和焊接速度,优化焊缝的成形质量.结果表明,优化工艺参数可以实现铝/铜异种金属...     

铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷及焊件结构问题控制策略的研究进展

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,FSW)是近些年发展起来的一种固态连接工艺,尤其适用于铝合金材料的焊接。概述了搅拌摩擦焊的局限性,主要包括接头处存在钥匙孔、焊缝减薄等缺陷及复杂结构铝合金难以焊接等问题。研究表明,通过工艺方法、流程及参量的优化能够对焊接接头缺陷和焊件结构问题进行有效控制。由此,归纳了铝合金搅拌摩擦焊接头存在的关键问题及解决策略,分析了每种工艺方法的适用对象及条件,包括摩擦塞焊(Friction Plug Welding,FPW)、填充式搅拌摩擦焊(Filled Friction Stir Welding,FFSW)、回抽式FSW、静止轴肩搅拌摩擦焊(Stationary Shoulder Friction Stir Welded,SSFSW)、沉积式FSW、双轴肩搅拌摩擦焊(Bobbin Tool Friction Stir Welding,BT-FSW)和无倾角FSW。详细探讨了每种工艺的原理和机制,阐述了每种工艺的优缺点,重点介绍了工艺的参数优化调控、辅助设备的添加及工序的改进对修复接头组织与力学性能的影响。对铝合金搅拌摩擦焊的回顾总结,将为获得高质量搅拌摩擦焊接头,实现复杂结构件焊接提供参考依据。在此基础上,对铝合金搅拌摩擦焊现存问题及挑战的解决进行了展望。     

铝与镁异种轻合金摩擦搅拌焊的研究现状

铝合金与镁合金异种接头焊接难度大,接头质量差,摩擦搅拌焊技术成为铝合金与镁合金异种接头焊接的新方向。对近些年来铝合金与镁合金异种接头摩擦搅拌焊的研究现状进行了综述,概括了焊缝成形、接头显微组织、焊接温度测量与控制及接头力学性能等方面的问题。得出了金属间化合物的形成严重影响焊接质量的结论,并提出了改善该问题的方法以及未来的发展方向。     

航空铝合金搅拌摩擦焊疲劳裂纹扩展速率试验研究

通过高频疲劳实验,对航空铝合金LC4CS和7075-T6搅拌摩擦焊预制裂纹穿焊缝中心、预制裂纹穿焊缝前进边、预制裂纹穿焊缝后退边、预制裂纹垂直于焊缝四种形式的焊接接头疲劳性能进行了研究,LC4CS铝合金FSW接头抗疲劳裂纹扩展能力不如7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接接头,但是相差不大.IIW疲劳试验设计标准对于FSW接头是比较保守的.该实验为建立合理的搅拌摩擦焊接接头的疲劳评定规范提供重要依据,从而推动了搅拌摩擦焊接技术在航天领域的广泛应用.     

搅拌摩擦焊技术在高速动车组铝合金厚板焊接上的应用研究

通过搅拌摩擦焊接(FSW)技术在高速动车组铝合金车钩座试制中的运用,设计了车钩座FSW焊接接头形式,确定了FSW的工艺参数,并验证了FSW接头的性能,完善了FSW焊接的质量标准及检验方法,成功实现了35 mm铝合金厚板的单面一次成型的FSW焊接,并在动车组车体制造中进行了首次应用并实现批量生产。     

6005A-T5与7N01-T4异种铝合金搅拌摩擦焊接接头组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊(FSW)焊接6005A-T5与7N01-T4铝合金板材,对焊接接头的组织和力学性能进行了研究,探讨板材设置和焊接速度对异种接头材料流动性、组织和力学性能的影响。结果表明:当6005A-T5铝合金位于前进侧(AS)时,材料的混合更加充分,这与6005A-T5铝合金较好的流动性有关。此外,降低焊接速度可以促进材料的混合。焊核区晶粒尺寸随焊接速度的增加而减小。焊接接头的最小硬度均位于6005A-T5铝合金侧热影响区(HAZ),此处为所有接头的拉伸失效位置。随着焊接速度的增加,接头抗拉强度增大,但板材设置对抗拉强度的影响可以忽略不计。     

异种材料的搅拌摩擦焊技术

进行了铝合金与工业纯铜、铝合金与低碳钢的搅拌摩擦焊接实验.实际焊接了对接接头、丁字接头、搭接接头,观察了焊接接头组织,测量了接头性能.结果表明,用搅拌摩擦焊方法代替熔化焊方法焊接异种材料,可以获得组织致密、无缺陷的接头,接头强度较高,且工艺适应性、结构适应性较好,焊接工艺参数、各组元在焊缝金属中的比例等对形成良好的焊缝有重要的影响.     

7075铝合金FSW焊接接头在海水中的腐蚀演化行为

通过形貌观察、极化曲线分析、加速腐蚀试验等，研究了7075铝合金搅拌摩擦焊(FSW)焊接接头各区域及其母材在模拟海水中的全过程腐蚀机理。结果表明：该焊接接头各区域及其母材不同的显微组织和第二相是决定其腐蚀形貌特征和耐蚀性不同的主要原因；随着腐蚀时间的延长，焊接接头各区域的腐蚀损伤按照点蚀-晶间腐蚀-剥落腐蚀的顺序演变，并循环往复进行；该FSW焊接接头各区域的海水腐蚀损伤程度均高于母材，且热影响区(HAZ)在腐蚀过程中的腐蚀损伤程度最重，是FSW焊接接头耐蚀性最差的区域。     

异种材料的搅拌摩擦焊接

进行了铝合金与工业纯铜、铝合金与低碳钢的搅拌摩擦焊接实验。实际焊接了对接接头、丁字接头、搭接接头，观察了焊接接头组织，测量了接头性能。结果表明，用搅拌摩擦焊方法代替熔化焊方法焊接异种材料，可以获得组织致密、无缺陷的接头，接头强度较高，且工艺适应性、结构适应性较好，焊接工艺参数、各组元在焊缝金属中的比例等对形成良好的焊缝有重要的影响。     

回填式搅拌摩擦点焊的研究进展

回填式搅拌摩擦点焊技术(RFSSW)是一种新型的固相点焊技术,它既拥有与搅拌摩擦焊(FSW)相同的效率高、能耗少、易操作和污染少等优点,又可消除匙孔,因此在航空、航天和汽车制造领域中有着广阔的应用前景。自发明以来,回填式搅拌摩擦点焊技术已被应用于各种铝合金、镁合金以及异种材料的焊接。文中综述了回填式搅拌摩擦点焊的研究进展,主要涉及回填式搅拌摩擦点焊的基本原理以及回填式搅拌摩擦点焊接头常见的缺陷、显微组织、力学性能,以及同、异种材料的回填式搅拌摩擦点焊工艺等内容,可对实际工程应用中提高回填式搅拌摩擦点焊接头性能以及合理选择回填式搅拌摩擦点焊工艺参数提供一定的借鉴作用。     

阵列射流冲击热沉搅拌摩擦焊接新方法

基于动态低应力无变形技术的原理,设计开发了阵列射流冲击热沉搅拌摩擦焊接新方法.结果表明,采用该方法可以有效减小搅拌摩擦焊接头残余应力,焊后试件基本无变形.采用射流冲击热沉的动态低应力无变形搅拌摩擦焊接头残余应力分布规律与常规搅拌摩擦焊类似,但应力峰值明显降低,约为常规FSW接头应力峰值的45%,可以实现FSW薄壁结构的低应力无变形焊接.该项技术可以提高一些铝合金材料FSW接头性能,具有较好的技术经济价值.