热输入对6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头成形及力学性能的影响

研究了热输入对6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头成形及力学性能的影响,结果表明：塑性金属总量和挤压模的大小决定了焊缝形貌,热输入特征值WP≤1时,塑性金属总量起主要作用,焊缝呈“哑铃形”,随着热输入的降低,焊缝前进侧与母材的界面逐渐变平,在前进侧产生隧道缺陷,接头抗拉强度先增加后减小;WP>1时,挤压模大小起主要作用,随着热输入的降低,焊缝前进侧与母材的界面保持平直,不产生隧道缺陷,接头抗拉强度呈增加的趋势;“S”线产生于塑性金属流动交汇处,热输入通过影响塑性金属流动,从而影响“S”线的形貌,“S”线的存在不影响接头的拉伸性能。接头显微硬度呈“W”型,这与接头各区域组织及强化相有关。     

表面状态对6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头疲劳性能的影响

对采用双轴肩搅拌摩擦焊的两种不同焊前表面状态6005A-T6铝合金型材焊接接头进行脉动拉伸疲劳试验。断口疲劳断裂分析结果表明:焊前打磨时接头疲劳强度略高;焊前打磨状态对6005A-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头疲劳强度影响不大。电镜扫描结果显示:两种类型接头试件宏观断裂形貌均为纤维状,启裂位置均集中在热影响区(焊核边缘),未出现明显缺陷;启裂区断口齐平光滑、疲劳源清晰;扩展区可观察到相互平行的塑性疲劳条带;终断区断口表现为韧性断裂,呈明显的等轴韧窝型。     

6005A-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

采用双轴肩搅拌摩擦焊接方法对4.5 mm厚6005A-T6铝合金型材在较高焊接速度下进行了对接试验。结果表明,较高的焊接速度下仍可获得外观及性能优良的接头,但易出现隧道型缺陷及裂纹缺陷。在试验参数下,接头性能与WP(焊接速度与搅拌头旋转速度的比值)有密切关系：接头抗拉强度随着WP值的增大基本呈现先增大后减小的趋势,在搅拌头转速为1 400 r/min以及焊接速度为1 400 mm/min时获得强度较高的接头,其抗拉强度为231 MPa,是母材强度的77%。断口扫描结果显示,在试验参数下,接头断裂方式随着WP值的增大由塑性断裂逐渐变为包含沿晶断裂、韧性断裂、解理断裂的混合型断裂。     

6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头疲劳性能分析

通过对3.3 mm厚6005A-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头进行疲劳试验,分析型材平行段宽度及厚度对试件疲劳性能的影响;并结合典型参数下焊接接头的宏观成形及其微观组织演变,揭示型材双轴肩搅拌摩擦焊接头的断裂行为.结果表明,典型参数下(转速1 000 r/min、焊接速度100 mm/min、平行段宽度和厚度分别为11.8 mm和3.1 mm)接头的拉伸断裂位置位于后退侧热影响区;型材接头前进侧热力影响区晶粒组织的特征会影响型材疲劳裂纹产生与开动;疲劳断口扫描分析显示断口无明显缺陷,试件疲劳条带的扩展区和瞬断区具有典型的疲劳断裂特征,断裂发生在前进侧热影响区位置.     

6082-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头成形及力学性能

采用分体式双轴肩搅拌摩擦焊（Bobbin-tool friction stir welding,BT-FSW）实现了10 mm厚6082-T6铝合金板材的焊接,搅拌针表面的加工螺纹特征有助于搅拌针诱发周围材料的单一剪切变形,在增加搅拌针周围材料变形复杂程度的同时提高应变速率,从而有助于弱化材料在BT-FSW接头区域组织。结果表明,当转速为300 r/min,焊接速度为400 mm/min,且压入量为0.5 mm时,获得表面及内部宏观成形良好的BT-FSW接头,接头宏观形貌呈典型的“哑铃形”;在较高程度的塑性变形影响下,BT-FSW接头内的晶粒发生动态再结晶从而生成细小的等轴晶;由于接头不同区域的摩擦热输入分布不同,接头的硬度分布呈典型的W形分布;接头抗拉强度约为母材强度的77%,断后伸长率约为母材的69%。     

6005A-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头组织与性能

通过对3.3 mm厚6005A-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头进行疲劳试验,分析型材平行段宽度及厚度对试件疲劳性能的影响;并结合典型参数下焊接接头的宏观成形及其微观组织演变,揭示型材双轴肩搅拌摩擦焊接头的断裂行为. 结果表明,典型参数下(转速1 000 r/min、焊接速度100 mm/min、平行段宽度和厚度分别为11.8 mm和3.1 mm)接头的拉伸断裂位置位于后退侧热影响区;型材接头前进侧热力影响区晶粒组织的特征会影响型材疲劳裂纹产生与开动;疲劳断口扫描分析显示断口无明显缺陷,试件疲劳条带的扩展区和瞬断区具有典型的疲劳断裂特征,断裂发生在前进侧热影响区位置.     

6061-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头组织与力学性能

针对6 mm厚6061-T6铝合金板材,在主轴转速800 r/min,焊接速度150 mm/min参数下实现双轴肩搅拌摩擦焊接,并对一部分试件进行焊后热处理。对焊态试件和焊后热处理试件同时进行金相试验、拉伸试验和显微硬度试验对比分析。在焊态下,接头平均抗拉强度为203 MPa,达到母材的64%,接头在焊缝区32 mm的宽度区域内显微硬度出现不同程度的下降,显微硬度分布呈"W"型;接头经焊后热处理后,焊态下溶解消失的强化相重新析出,使接头组织重新得到强化,热处理态接头平均抗拉强度为292 MPa,达到母材的92%,整个焊缝区显微硬度均得到提高,焊态下"W"型显微硬度分布规律消除。     

不同板厚6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能

通过拉伸、弯曲、硬度试验和金相分析等,对不同板厚6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能进行了研究,并对断口进行了 SEM扫描分析,结果表明:不同板厚6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的拉伸性能和抗弯性能均符合要求;焊核区显微组织主要为α(Al)相基体和其上分布着的部分析出的β(Mg2Si)相,晶粒形态为等...     

6005A-T6厚板铝合金FSW焊接接头力学性能与疲劳性能研究

铝合金厚板是轨道车辆的主要用材,为了使厚板铝合金搅拌摩擦焊批量应用于轨道车辆中,必须对铝合金厚板开展必要的力学试验和疲劳试验.文中采用搅拌摩擦焊对6005A-T6铝合金进行对搭接焊,通过金相分析、硬度、拉伸、弯曲、疲劳一系列试验,对6005A-T6铝合金焊接接头的力学性能和疲劳性能进行研究.通过对焊接接头的金相分析可以...     

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。     

Effect of rotation speed on microstructure and mechanical properties of bobbin tool friction stir welded AZ61 magnesium alloy

The 5-mm-thick AZ61 magnesium alloy was friction stir welded by using the specially designed bobbin tool with various rotation speeds. Defect-free welds were successfully obtained with rotation speed ranging from 550 to 600?rev?min^?1. Grain size in different regions of the joints varied depending on the rotation speed. The hardness value of the joint is uniform. The defective joint fractured in the weld nugget zone with the lowest tensile strength, while the fracture location of the defect-free joints changed to the heat affected zone. The impact energy of weld nugget zone is higher than that of the heat affected zone, and the impact energy of the two zones in defect-free joint both decreased with increasing rotation speed.     

2A14-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊特征及接头组织性能分析

成功实现了2A14-T6高强铝合金的双轴肩搅拌摩擦焊,获得了表面成形良好,无内部缺陷的优质接头. 试验发现,在焊缝的焊核内存在一个由上、下轴肩和搅拌针所驱动的材料塑性流动交汇区,该交汇区靠近焊缝下表面. 微观分析表明,焊核上部的晶粒尺寸要小于其中部和下部的晶粒尺寸. 焊缝各区的块状第二相在焊接中发生了溶解和粗化,导致接头内出现了宽度近乎轴肩直径二倍的软化区;焊缝各层硬度分布接近,没有出现常规搅拌摩擦焊中常见的接头各层异性现象. 经拉伸测试证实,双轴肩焊接接头的强度系数达到了71%,拉伸时断在了焊核内的材料流动交汇区处.     

不同激光焊接工艺对6005A-T6系铝合金焊接接头高应变速率性能的影响

文中主要以3 mm厚6005A-T6铝合金对接接头为主要研究对象,采用激光填丝焊、激光-MIG复合焊、激光-CMT复合焊3种焊接工艺对其进行焊接,对焊后试样进行高应变速率下单向拉伸试验,得到高应变速率下的真应力-真应变曲线,对拉伸断口进行了SEM分析,对比3种焊接工艺下的高速拉伸性能,拟合3种焊接工艺塑性变形段Johnson-Cook本构方程曲线。研究结果表明,在200s-1高应变速率下,激光填丝焊接头的抗拉强度最高,而激光-MIG复合焊、激光-CMT复合焊较激光填丝焊的抗拉强度略低;断裂方式均为韧性断裂; 3种焊接工艺的Johnson-Cook本构方程曲线与试验曲线拟合较好,可以很好的描述3种焊接工艺在高应变速率下流变应力变化。     

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%.     

工艺参数对搅拌摩擦焊变形铝合金接头性能的影响

文中采用搅拌摩擦焊方法对4 mm厚的1060,2024,6061三种变形铝合金板材进行对接试验,焊后利用光学显微镜和扫描电镜分析、对比了焊接接头各区的微观组织和试样断口形貌,并测试了其拉伸性能和显微硬度.结果表明,三种材料接头焊核区的组织细小且焊核区的硬度最高,而热影响区组织粗大且硬度最低.接头的强度都随焊接速度和搅拌头旋转速度的增大呈先增大后减小的趋势,且接头最优抗拉强度与母材强度呈线性关系.拉伸试验中试样在热影响区断裂、断口呈韧窝状,为典型的韧性断裂.热影响区组织粗大和二次相偏聚是造成接头薄弱点的主要原因.     

2219-T87铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊方法对8mm厚2219-T87铝合金进行了焊接.对接头的宏观形貌、微观组织、显微硬度及断口形貌进行了分析.结果表明,焊核区为细小的等轴晶粒,晶粒尺寸远小于母材;热机影响区发生了弯曲变形;热影响区组织出现了明显粗化.前进边热机影响区和焊核区形成明显分界线,后退边相对模糊.搅拌摩擦焊对接头各区域沉淀相分布形态有重要影响.接头室温拉伸强度可以达到母材的70%以上.沿焊缝横截面的显微硬度的分布显示,硬度最低点位于后退侧热影响区区域,断裂位置位于后退侧热影响区处,接头的断裂形式为韧性断裂.     

Investigation on mechanical properties and corrosion behavior of dissimilar joints of 5083 and 6005A alloy welded by friction stir welding

In this paper, the microstructure, mechanical properties, and corrosion behavior of friction stir welded (FSW) joints of the two aluminum alloys 6005A-5083 were investigated and their correlation was discussed. In contrast to FSW joints of the same aluminum material, this results in a “V” shape curve of hardness distributed nonsymmetrically along the weld. The lowest hardness area occurs at the interface between the heat-affected zone and the thermo-mechanically affected zone of 6005A (6-HAZ and 6-TMAZ) due to the transformation of the β" phase under the influence of heat input during the stir friction process. This also leads to all tensile specimens fracturing in this area. The corrosion behavior of the FSW joint in acidic solution containing Cl⁻ was determined by an exfoliation corrosion (EXCO) test, an intergranular corrosion (IGC) test, and potentiodynamic polarization measurements, based on the potential application in acid rain environment. The results showed that the corrosion resistance order in the acidic solution is: 6-HAZ > NZ > 6-BM > 5-HAZ > 5-BM. The 5-BM has the worst corrosion resistance due to the high corrosion sensitivity of Al₃Mg₂ in acidic solution. However, good corrosion resistances are shown in NZ and 6-HAZ, which is related to a relatively homogeneous microstructure in NZ and a dissolution or coarsening of β" phases in 6-HAZ because of frictional heat input.