2024铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能及电化学腐蚀行为

通过拉伸测试、硬度测试、电化学测试,研究了2024-T3合金板材搅拌摩擦焊接接头的力学性能、显微组织和局部腐蚀行为。结果表明:焊接接头的硬度曲线呈现W型,轴肩区域内硬度较低,在远离焊缝中心约10 mm的区域内出现了明显软化,软化区处于热影响区;热影响区的耐蚀性高于焊核区的,焊核区的腐蚀电位最低,腐蚀电流最高,抗腐蚀性能较差。主要是由于在该焊接参数下,焊核区经历了较高的温度,强化相(S相)发生粗化,腐蚀敏感性提高。     

焊接参数对AlCuLi合金搅拌摩擦焊接头微观结构和力学性能的影响

在不同的搅拌头转速及焊接速度下,对2 mm厚AlCuLi合金进行了搅拌摩擦焊接.结果表明,焊核区由细小等轴再结晶晶粒组成.随搅拌头转速增加,晶粒尺寸逐渐增加;随焊接速度增加,晶粒尺寸略有减小.TEM分析表明,焊核区的析出相大部分溶解,在随后的冷却过程中形成粗大的析出相,而在热影响区析出大量的粗大平衡相.在较低的焊接速度(80 mm/min)下,接头在热影响区的硬度最低点发生断裂,随搅拌头转速增加,接头强度逐渐升高,最高可达母材的87%,延伸率约为10%.而在较高的焊接速度(200 mm/min)下,搅拌头转速较低时,焊核区材料流动不充分,样品在焊核处发生断裂,强度较低,SEM分析表明,断口出现材料流动不充分导致的缺陷;随搅拌头转速增加,断口处缺陷明显减少,对强度影响不显著,接头强度可达母材的84%.     

2219铝合金搅拌摩擦焊接头断裂性能试验研究

对2219铝合金搅拌摩擦焊接头各区域的断裂性能进行了研究。完成了接头的夏比冲击试验,并对接头各区域冲击断口进行了分析。研究结果表明,2219铝合金搅拌摩擦焊接头的断裂呈韧性,焊核区断裂韧性最好,热影响区和热机影响区断裂韧性无显著差异,低于焊核区断裂韧性,但均高于母材的断裂韧性。     

2219-O铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能与组织

对2219-O铝合金进行搅拌摩擦焊试验,使用Wilson-硬度计和Instron-5982电子万能试验机对焊接接头的硬度和拉伸性能进行测试,并利用扫描电镜对焊接接头进行微观组织观察和能谱分析。试验结果表明:从从焊核区到热影响区,硬度值先减小后增大,热机影响区硬度值最低,拉伸断裂位置均位于该位置。2219-O搅拌摩擦焊接头四个区域均生成了不同形态的θ(Al_2Cu)相。母材区θ相弥散分布;焊核区θ相大小基本一致且均匀分布;热机影响区θ相发生异常的不规则脱落,留下凹坑,并且部分θ相断裂和凹陷于α(Al)基体中;热影响区θ相发生了长大,高度富集的现象。能谱检测(EDS)发现Cu含量按照从母材区、焊核区、热影响区到热机影响区的顺序呈下降趋势。     

8mm厚7A52铝合金搅拌摩擦焊组织及性能分析

针对8 mm厚的7A52铝合金采用搅拌摩擦焊(FSW)进行焊接试验,研究了其焊接接头的显微组织及力学性能。结果表明:焊接接头宏观上呈V字状,焊核区组织为细小的等轴晶,且焊核区底部的晶粒比焊核区顶部和中部的晶粒更为细小,热影响区组织稍有粗化现象,前进侧和后退侧的热力影响区组织均较焊核区组织粗大;焊接接头显微硬度分布呈现出"W"形变化,焊接接头的平均抗拉强度为452 MPa,达到了母材抗拉强度的89%,断裂位置均发生于热影响区及热力影响区的过渡区,焊接接头的断裂模式为韧性断裂,电化学腐蚀形貌以点蚀和晶间腐蚀为主。     

焊接参数对7A04铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能的影响

采用不同的焊接参数对3 mm厚7A04铝合金板进行焊接,并对接头的组织、沉淀相、力学性能及断口形貌进行了分析. 结果表明,焊核区组织发生动态再结晶,形成细小的等轴晶粒,热影响区晶粒发生明显粗化. TEM分析结果显示,经搅拌摩擦焊后,焊核区部分沉淀相溶解. 焊核区晶粒尺寸随焊接速度增大而减小. 当焊接速度为120 mm/min,旋转速度为800 r/min时,接头强度达到最大值 454.2 MPa,为母材的95%,断后伸长率为3.97%,为母材的70%. 硬度测试显示搅拌摩擦焊接头发生软化,焊缝区域硬度低于母材,硬度值最低点出现在热影响区;拉伸断口形貌SEM图像表明接头断裂方式为韧性和脆性混合型断裂.     

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%。     

铝锌镁钪锆合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

通过对铝锌镁钪锆合金热轧板进行搅拌摩擦焊接试验,对合金焊接接头的力学性能和焊接接头各个区域的微观组织进行了分析.结果表明,沿焊接接头焊缝横截面的显微硬度呈W形分布,硬度最高处位于焊核区,硬度最低处位于距焊缝中心12mm的热影响区,焊接接头焊接系数达到0.90;焊核区大小为1～2μm的再结晶等轴晶粒,基材中的析出相被破碎和部分溶解为细小的圆颗粒;热机影响区的晶粒发生了强烈的弯曲变形,晶内析出相由片状转变为短棒状;热影响区的晶粒发生了明显长大,析出相也明显粗化;焊接接头拉伸断口都发生在热影响区内.     

6061铝合金搅拌摩擦焊接头性能研究

采用搅拌摩擦焊对6 mm厚6061-T6铝合金板在不同工艺参数下进行焊接。观察了接头的显微组织,研究了接头室温拉伸性能及晶间腐蚀性能,测试了接头腐蚀前后的显微硬度。结果表明:在搅拌头转速900r/min、焊接速度100 mm/min、焊后缓冷工艺下,可得到性能较好的接头,其抗拉强度可达到母材的74%。接头显微硬度呈现"W"型分布,存在明显的软化区,母材的硬度最高,热影响区的硬度最低。晶间腐蚀最严重的部位发生在焊核区,经腐蚀后接头硬度显著下降。     

6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头 微观组织及耐应力腐蚀性能

利用光学显微镜、透射电镜以及四点弯曲应力腐蚀方法研究6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的微观组织及其应力腐蚀性能。结果表明,6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头硬度分布呈"W"型,其中热影响区的硬度最低,焊核区的硬度有所升高,母材硬度最高;铝合金母材的主要强化相为含铜Q'相,而焊核区大部分强化相消失,存在大量位错,主要强化机制为细晶强化、位错强化和固溶强化;搅拌摩擦焊接头表现出良好的抗应力腐蚀性能,但仍出现点蚀现象,其中热影响区为接头耐蚀性的薄弱部位。     

铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊组织非均质性对接头力学性能的影响

对6061-T6铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊(stationary shoulder friction stir welded, SSFSW)接头组织非均质性与力学性能的相互影响进行了定量分析. 结果表明,SSFSW焊接接头存在明显的组织非均质性,表现在晶粒尺寸及形状、沉淀相种类及分布形态不同,其中沉淀相析出不同是影响力学性能差异的主要因素. 由于组织非均质性导致紧邻焊核区的热影响区软化严重,其硬度和抗拉强度在接头区域最低,分别为母材的60%和72%,为接头最薄弱部分. 由于沉淀强化和晶粒细化效应,焊核区的强度与塑性最好,而抗拉强度和断后伸长率分别达到母材的88%和215%. 随着与焊核区距离的增加,热影响区抗拉强度和屈服强度逐渐增加,断后伸长率不断降低.     

2219铝合金FSW和TIG焊接头力学与腐蚀行为

评价了2219-CS铝合金FSW和TIG焊接头的力学性能,并采用晶间腐蚀、剥落腐蚀及电化学腐蚀方法对2219-CS铝合金FSW和TIG焊接头进行了整体及分区域腐蚀行为表征,借助光学显微镜和扫描电子显微镜分析了表面腐蚀形貌. 结果表明,搅拌摩擦焊接头焊核区的细晶结构和弥散再分布的沉淀相大幅度提高了其耐腐蚀性能,热影响区中沉淀相回溶及粗化较TIG焊接头热影响区较弱,耐腐蚀性能有一定提高,搅拌摩擦焊接头的高电化学均质性宏观表现为其整体腐蚀速率的显著降低.     

Effect of second-phase particle on localized corrosion in Al–Zn–Mg–Cu–Mn alloy friction stir welded joint

The microstructure and corrosion behavior of a high-strength Al–Zn–Mg–Cu–Mn alloy friction stir welded (FSWed) joint were investigated using scanning electron microscope, transmission electron microscope, open-circuit potential test, and potentiodynamic polarization. The weld nugget zone and heat-affected zone (HAZ) of the FSWed joint showed diverse microstructural characteristics including micron-scale intermetallic particles and nanoscale precipitates, leading to different localized corrosion sensitivities. The results of electrochemical tests confirmed the regional difference of corrosion in FSWed joints. Detailed research on the corrosion process revealed that micron-scale Al(Fe,Mn,Si) particles promoted the dissolution of the vicinal matrix to induce pitting corrosion. The directionally distributed intermetallic particles and grain boundary precipitates in HAZ conduced to the development of intergranular microcracks into exfoliation. The matrix precipitates affected the localized corrosion tendency due to regional variation of the redissolution degree.     

Effect of post-weld heat treatment on joint properties of dissimilar friction stir welded 2024-T4 and 7075-T6 aluminum alloys

The effect of post-weld heat treatment on dissimilar friction stir welded AA7075 and AA2024 joints was studied. After welding in constant parameters, solution heat treatment and various aging treatments were given to the welded joints. Microstructural and phase characterizations were done using optical microscope, SEM, FE-SEM, XRD and EDS techniques. Finally, mechanical properties of post-weld heat treated joints were evaluated and compared with as-welded joints. Results show that both 2024-T6 and 7075-T6 post-weld heat treatment procedures considerably improve the mechanical strength of the welded joint, with higher strength obtained for the 7075-T6 procedure, in comparison with the as-welded joint. This is explained by the formation of fine precipitates during the aging process, despite the abnormal grain growth. Fracture occurs at the interface between thermo-mechanical affected zone (TMAZ) and heat affected zone (HAZ) on the retreating side (AA7075) of as-welded joint, while by applying post-weld heat treatment fracture location shifts towards the stir zone (SZ) of the welded joint. Also, for post-weld heat treated samples, fracture surface is predominantly inter-granular, while in as-weld joint, fracture surface is mostly trans-granular. This is explained by dissolution and coarsening of precipitates within grains in post-weld heat treated joints.     

6005A铝合金搅拌摩擦焊接头的晶间腐蚀行为

对6005A铝合金搅拌摩擦焊接头的晶间腐蚀行为进行了研究.结果表明,母材的晶间腐蚀倾向最大,热影响区(HAZ)次之,焊核区(NZ)和热力影响区(TMAZ)的晶间腐蚀倾向最低.结合场发射扫描电镜、高分辨透射电镜分析解释了接头不同区域的腐蚀行为:母材的晶间腐蚀是两组微电池效应的结果,即晶界析出相/沉淀无析出带(PFZ)和铝基体/PFZ;HAZ内晶界析出相的数量的减少、间距的变大及晶内Q'相的析出显著改善了该区的晶间腐蚀性,但晶内Q'相的析出也引起了点蚀的发生;NZ和TMAZ内绝大部分的合金元素固溶于基体,抑制了晶间腐蚀的发生.     

低活化铁素体–马氏体钢搅拌摩擦焊接头组织和性能分析

文中对9% Cr低活化铁素体-马氏体钢搅拌摩擦焊接头的组织和性能进行了分析.结果表明,搅拌摩擦焊接头不同区域微观组织存在明显的差异.搅拌区内奥氏体的动态再结晶引起晶粒细化和马氏体转变,并且晶界M₂₃C₆相溶解,晶内M₃C相析出;热力影响区组织变化与搅拌区相似,但晶粒尺寸明显大于母材;热影响区和母材区均表现回火组织特征.搅拌区硬度显著提高,分布均匀;热力影响区硬度值变化较大;热影响区发生软化,其硬度值在接头区域最低.随着拉伸测试温度的增加,搅拌区的屈服强度单调降低,抗拉强度先增大后减小,而断后伸长率先减小后增大.     

ZL114A铸铝搅拌摩擦焊接头性能

研究了采用不同焊接参数时ZL114A铸铝搅拌摩擦焊接头的金相组织、硬度分布及力学性能。结果表明，ZL114A铸铝的搅拌摩擦焊焊接性良好。焊核区的微观组织是无方向性的、细小的等轴晶粒。细化的硅粒子均匀布满整个焊核区。与粗大的树枝状母材相比，焊核晶粒细小、均匀而致密，没有观察到气孔等缺陷。焊缝区硬度分布较母材稳定，变化范围小。随着焊速增加，硅粒子所占体积比逐渐下降。热一机械影响区晶粒被拉长。接头的力学性能与焊接参数的匹配有关系。采用高焊速及转速与焊速比在3左右，获得的接头抗拉强度可达到母材的91％。焊后经T6热处理，可与同炉热处理母材等强。     

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.     

Assessing the Bonding Interface Characteristics and Mechanical Properties of Bobbin Tool Friction Stir Welded Dissimilar Aluminum Alloy Joints

This study focuses on the bonding interface characteristics and mechanical properties of the bobbin tool friction stir welded dissimilar AA6056 and AA2219 aluminum alloy joints using different welding speeds.Voids arise solely in the stir zone at the AA2219 side.A distinct boundary with limited material mixing develops at the middle section of the bonding inter-face,while excellent material mixing with an irregularly jagged pattern forms at the top and bottom sections of the bonding interface.Increasing the welding speed,the material mixing is rarely changed at the middle section in comparison with the bottom section.Furthermore,a small difference between Guinier-Preston dissolution and Q phase precipitation leads to rare change of hardness in the heat affected zone(HAZ)at the AA6056 side.The increased hardness of the HAZ at the AA2219 side is attributed to avoidance of the dissolution of θ"phase precipitates.A maximum tensile strength of 181 MPa is obtained at 300 mm min-1.Fractures occur at the AA6056 side near the top and bottom surfaces and at the bonding interface in the middle section of the joints.The regions close to the top and bottom surfaces of the joints show a better ductility.