2219-T4铝合金双轴肩FSW与常规FSW接头性能对比研究

对常规搅拌摩擦焊和双轴肩搅拌摩擦焊技术进行了比较,试验材料为6 mm厚2219-T4铝合金.对两种焊缝的微观结构、显微硬度和力学性能进行了测试.结果表明双轴肩焊缝的宏观形貌与常规搅拌摩擦焊焊缝的不同,呈哑铃型.且由于双轴肩焊接的热输入量较高,其接头的显微硬度和力学性能普遍低于常规搅拌摩擦焊接头.双轴肩搅拌摩擦焊接头的抗拉强度可达到常规搅拌摩擦焊接头的90%.     

6082铝合金双轴肩FSW接头组织及腐蚀性能

利用光学显微镜及动电位极化曲线技术,研究了12mm厚6082一T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头组织形貌及其电化学性能．结果表明,主轴转速600r／min,焊接速度为300mm／min,搅拌头倾角为0°的焊缝组织出现了明显的变化,焊合区组织发生了动态再结晶,形成细小的等轴晶结构;母材的腐蚀形貌比较粗糙,表面有较深的点蚀坑,而接头焊核区表面腐蚀形貌均一,点蚀现象较轻;动电位极化测试表明双轴肩搅拌摩擦焊接头焊核区的腐蚀电压比母材高,耐腐蚀性能比母材好．     

铝合金浮动式双轴肩FSW接头组织性能分析

对12 mm厚6082-T6铝合金浮动式双轴肩搅拌摩擦焊接头微观组织及力学性能进行了分析研究.结果表明,焊核区发生了动态再结晶和沉淀相溶解,热影响区晶粒和沉淀相粗化;沿焊缝横截面硬度的分布呈高-低-高-低-高的W形分布趋势,且接头沿厚度方向上、中、下层硬度分布趋势较为一致,硬度最低值出现在热影响区;断口形貌分析表明,接头断裂模式为韧-脆混合型断裂;主轴旋转频率600 r/min,焊接速度为300 mm/min,搅拌头倾角为0°时,接头抗拉强度达到了231 MPa,可达母材的79%.     

双轴肩搅拌摩擦焊对7075铝合金组织和性能的影响

对7075铝合金双轴肩搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,FSW)焊缝的组织、力学性能和电化学腐蚀性能进行研究。结果表明:焊缝区从内到外依次为焊核区、热机影响区、热影响区和母材区,焊核区为细小的等轴晶组织,热机影响区为粗大的变形组织,热影响区为粗化的母材条带组织;由于晶粒的细化和机械加工硬化作用,整个区域硬度明显提高,但由于焊核后退侧存在不均匀的"混晶"组织,导致焊缝强度无明显提高,抗拉强度仅为267.84 MPa;垂直于焊缝方向表面的耐腐蚀性能优于平行于焊缝方向的表面,但焊缝区的耐腐蚀性能比母材差。     

焊接热输入对铝合金双轴肩搅拌摩擦焊缝形貌与接头性能的影响

系统研究了焊接热输入对双轴肩搅拌摩擦焊接头焊核区轮廓和拉伸性能的影响. 接头宏观组织形貌结果表明,随着焊接热输入因子的逐渐升高,双轴肩搅拌摩擦焊接头焊核区依次展现出“哑铃形”、“焊核变平”、“焊核凸出”轮廓. 焊核凸出是高热输入条件下双轴肩搅拌摩擦焊接头特有的一种物理现象,且往往伴随产生内部孔洞型缺陷. 焊核区轮廓形貌取决于双轴肩搅拌摩擦焊缝厚度中心沿径向向外运动的塑性金属流动场与热力影响区中部的相互作用. 拉伸性能结果表明,随着焊接热输入因子的逐渐升高,双轴肩搅拌摩擦焊接头拉伸性能呈现出逐渐下降的趋势.     

6063铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头组织性能研究

进行了3 mm厚6063-T4铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接。结果表明,当搅拌头转速为600 r/min,焊速在100～300 mm/min的范围内,可获得表面成形美观、内部无缺陷的优质接头。在接头搅拌区内,上、中、下各层硬度分布较为均匀,在热机影响区及热影响区内,上、下层硬度值高于中间层。热机影响区靠近搅拌区的位置以及热机影响区与热影响区的交界处为接头的两个薄弱位置。随着焊接速度的增加,接头各区域硬度值以及抗拉强度有着先增大后减小的趋势,所得最优接头抗拉强度为174 MPa,达到母材的87%,断裂位置位于热影响区。     

5A06-O铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能

对4mm厚5A06-O铝合金进行了双轴肩搅拌摩擦焊接试验,分析了接头组织演变与力学性能.结果表明:在参数合适的条件下,可获得无内部缺陷的5A06-O铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头.接头组织分为母材区、热力影响区、热影响区和焊核区.接头硬度曲线呈现出"N"型分布.接头的拉伸强度可达321 MPa(为母材的94％),伸长率可达...     

中厚板2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊焊接残余应力及微观组织演变

为了研究双轴肩搅拌摩擦焊缝内部焊接残余应力的大小及分布情况，本研究采用短波X射线衍射进行焊接件内部残余应力的无损检测分析；采用光学显微分析、显微硬度和电子背散射衍射（Electron Back-scattering Patterns,EBSD）对焊缝的前进侧和后退侧的母材、热影响区、热机械影响区和焊核区的组织结构演变进行了分析。金相观察结果显示双轴肩搅拌摩擦焊的接头组织在厚度方向上近似于对称分布，呈“腰鼓形”，焊核区与热机影响区的界面为近似双曲线，前进侧热机影响区的分界线更明显。EBSD扫描结果显示热影响区、热机械影响区均存在较强的形变组织；焊核区在剪切变形和焊接循环热的双重影响下发生了动态再结晶，主要为弱取向组织，小角度晶界含量较大。短波X射线衍射结果表明，双轴肩FSW焊接板内部板厚中心层，纵向方向残余应力均大于横向方向；沿着焊缝，拉应力较大区间位于距焊缝起始端150～250 mm的范围内，最大拉应力为244 MPa。     

LF21铝合金双轴肩搅拌摩擦焊组织与性能

利用光学显微镜、扫面电子显微镜、显微硬度仪、拉伸试验机等方法,分析6 mm厚LF21铝合金单道对接双轴肩搅拌摩擦焊焊焊缝的微观组织、力学性能、缺陷成因。实验结果表明,转速1 200 r/min、焊接速度100 mm/min时可以获得较好的焊接性能;焊缝组织呈不完全对称的沙漏状;焊缝硬度在焊缝两侧的热影响区处发生不对称的软化,前进侧组织析出相发生了明显的长大现象;抗拉强度达到103.25 MPa,焊接强度系数为基材强度的70.4%,接头断口形貌呈典型的韧性断裂。     

含缺陷的A6005铝合金FSW接头疲劳性能研究

双轴肩搅拌摩擦焊由于其接头结构设计简单、轻便等优点被逐步推广使用。“复兴号”高速列车中底板、平顶、裙板、隔墙、高压箱底板等均采用双轴肩搅拌摩擦焊工艺。在双轴肩搅拌摩擦焊过程中，一般容易产生未焊满、错边、轴向偏移等焊接缺陷。然而，在判定上述缺陷的失效尺寸、失效形式及失效周期时，国内外相关行业尚没有一套严格的标准。通过对不同尺寸的缺陷进行常规力学性能、疲劳性能等相关试验。结果表明：含未焊满缺陷的焊接接头的抗拉强度较无缺陷的抗拉强度降低约15%,硬度降低约10%,焊缝处残余应力水平升高约20%。对焊接接头的疲劳性能进行了研究，获得了各试样的S-N曲线，并进行了分析，结果表明：应力比R=0.1,频率60 Hz下，随着未焊满缺陷尺寸的增大，疲劳性能降低。     

焊丝成分对6082-T6铝合金焊接接头组织和性能的影响

采用ER5356和ER5087焊丝对12mm厚6082-T6铝合金进行熔化极惰性气体保护焊(MIG)后,通过显微硬度测试、拉伸力学性能测试、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等研究焊丝成分对焊接接头力学性能与显微组织的影响。结果表明:采用ER5087焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头焊缝区晶粒更细小;抗拉强度、屈服强度、断后伸长率以及焊接系数均高于ER5356焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头的;两种焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头的硬度最低区域与拉伸断裂位置均在距离焊缝中心10～15mm处的热影响区,该区域β″强化相聚集长大、粗化,导致析出相强化作用减弱,成为焊接接头性能最薄弱区域。     

焊接速度对高强铝合金搅拌摩擦焊接头组织及力学性能的影响

焊接速度对搅拌摩擦焊接头内焊核区、热机影响区和热影响区组织和晶界沉淀相均有较大的影响。随着焊接速度的提高,焊核区和热影响区内的晶粒尺寸和沉淀颗粒大小、分布密度变化均较大;热机影响区内组织的变形程度变化明显。组织和力学性能综合分析表明,控制焊接速度。获得优良的焊核区组织有利于提高接头的力学性能。性能测试结果表明,焊接速度v=37．5mm／min时,2Al2CZ铝合金接头强度达到最大值(331MPa)。     

随焊旋转挤压对铝合金焊接接头组织和性能的影响

随焊旋转挤压是一种能够控制薄壁结构焊接应力和变形的新方法,这种方法同时能改善焊接接头的微观组织和力学性能.对2A12T4铝合金焊接接头的金相观察表明,随焊旋转挤压焊缝区晶粒明显细化,组织更加致密,气孔等缺陷大大减少.拉伸和三点弯曲试验结果表明,随焊旋转挤压之后焊接接头的抗拉强度、抗弯强度等力学性能得到不同程度的提高.由于薄弱的焊趾部位得到强化,部分试件的裂纹萌生部位由焊趾转移到焊缝.     

5083铝合金MIG焊接头微观组织与力学性能

采用熔化极惰性气体保护焊开展了6 mm厚5083-H111铝合金热轧板焊接工艺试验,研究了接头宏观形貌和力学性能随工艺参数的变化规律,分析了不同区域的微观组织和元素分布对接头力学性能的影响。结果表明,采用优化后的工艺参数进行焊接,得到的接头表面成形良好,无明显缺陷。随着送丝速度增加,焊缝宽度随之增加;熔合线附近的热影响区发生完全再结晶,形成了粗大的等轴晶;焊缝边缘沿散热方向形成柱状晶,焊缝中心则为细小的等轴晶组织;Fe和Mn在热影响区偏聚严重,形成Al6(Fe, Mn)相,焊缝中Mg主要分布在晶界处,形成β(Al3Mg2)相。拉伸试验结果表明,接头最大抗拉强度可达307 MPa,约为母材抗拉强度的96%,拉伸后断裂于热影响区,呈韧性断裂;受焊接热输入影响,焊缝和热影响区的硬度低于母材,随着焊接热输入增加,焊缝和热影响区的硬度降低。创新点： (1)优化焊接工艺参数,获得了表面成形良好的焊接接头。(2)研究了焊接工艺参数对接头宏观形貌和气孔分布的影响。(3)阐明了接头不同区域的微观组织和元素分布对接头力学性能的作用机理。     

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.     

7N01铝合金脉冲MIG焊接头组织与力学性能分析

采用脉冲MIG焊接方法分四层焊接12 mm厚7N01铝合金板材,研究了焊接接头的显微组织与力学性能。显微组织结果表明,从盖面层依次到打底层焊道受热循环次数逐渐增加,焊缝组织晶粒越来越粗大,并有明显的交界线;部分熔化区越来越宽,晶粒重熔也逐渐严重。力学性能结果表明,焊缝区硬度明显低于母材硬度,焊接接头的抗拉强度达到312 MPa,断后延伸率9.7%,断裂位置均位于焊缝;焊缝区低温冲击韧性32.5 J/cm2,热影响区低温冲击韧性37.2 J/cm2。试验表明,7N01铝合金采用脉冲MIG焊接方法焊接性能良好。     

铝合金回填式搅拌摩擦点焊组织及力学性能分析

采用回填式搅拌摩擦点焊技术对7075-T6铝合金进行了点焊试验.对接头进行了显微组织、显微硬度、剪切和十字形拉伸测试.结果表明,接头显微组织可分为焊核区、热力影响区、热影响区及母材;在焊缝中发现了钩状缺陷、孔洞、未焊合、未完全回填及粘连韧带等缺陷;焊缝区显微硬度呈W形分布,焊点中心呈V形分布;在旋转频率为1 400 r/min,焊接时间为4s时,接头的抗剪强度达到最大值125.6 MPa,为母材强度的39.6％;接头的十字形拉伸载荷随工艺参数的变化规律比较复杂,最大十字形拉伸强度可达43.9 MPa.     

5083铝合金TIG焊接头组织与性能分析

采用TIG焊方法,以ER5356焊丝作为填充材料,对板厚为12 mm的5083铝合金进行了焊接试验研究.结果表明,在文中推荐的焊接参数条件下,可以获得优良的焊接接头,满足美国船级社(ABS)、中国船级社(CCS)的标准要求.对显微组织观察发现,焊缝组织细小均匀,主要为α-Al和β-Al₃Mg₂相,热影响区组织相比焊缝区有一定的粗化,母材为沿轧制方向的纤维状组织.对力学性能测试分析,焊接接头的抗拉强度达到母材强度的90%以上,并具有良好的抗冷弯性能.     

舰船用6082铝合金TIG焊组织与力学性能分析

采用ER4043和ER4047焊丝,对厚度为12 mm的舰船用6082铝合金进行了TIG焊接试验研究,测试了焊缝强度并对其显微组织进行了观察分析.结果表明,在采用文中推荐的焊接参数条件下,使用Al-Si系焊丝的焊接接头力学性能优良,焊缝区组织为树枝状晶的铸态组织,熔合区出现异于焊缝中心的胞状晶;热影响区受焊接热循环作用组织有所粗化.使用ER4043焊接的接头抗拉强度略低于使用ER4047的接头,但塑性相对较好并且生成大气孔的倾向相对较低.     

TIG焊接电流对C24S铝锂合金接头组织和性能的影响

采用四种不同的焊接电流对C24S铝锂合金进行TIG焊试验,并研究了焊缝的成形及接头的微观组织和力学性能。结果表明,当焊接电流55 A时,焊接热输入量不足,导致焊缝未焊透;当焊接电流60 A时,焊缝成形良好,接头的组织细小,抗拉强度达到母材强度的65%;当焊接电流继续增加时,焊缝的宽度明显增大,焊缝区强化相会大量溶解,晶粒明显粗化,同时Li元素的蒸发及热影响区的显著软化严重降低了接头的力学性能。