FSW焊接AZ31镁合金板材接头组织与性能分析

选用Al-Zn-Mn-Mg系镁合金板材进行搅拌摩擦焊接,分析其接头显微组织及沉淀相演变规律。由于温度和变形程度不同,搅拌区不同位置的组织有所不同,焊核区组织是细小、均匀的等轴晶,存在圆片状和棒状沉淀相;热机影响区晶粒局部较细小,有明显变形,圆片状和棒状沉淀相中镁含量降低,铝含量增加;热影响区晶粒部分细小,部分长大,晶粒大小不均;母材呈典型的轧制组织。整体区域硬度变化不大,与母材区比略有下降。     

高强镁合金点焊接头性能

采用电阻点焊方法对高强镁合金Mg₉₆Zn₂Y₂进行了焊接.通过扫描电子显微镜对接头微观组织进行了观察,分析了接头的组织,研究了焊接电流对接头熔核直径及抗剪载荷的影响.在此基础上探讨了接头组织对接头性能的影响.结果表明,接头熔核直径与抗剪载荷均随焊接电流的增大而增大,接头最大抗剪强度约为142 MPa;接头熔核区第二相呈细网状分布,其α-Mg晶粒发生了粗化,直径约为30 μm.熔核区这些组织特征被认为是接头弱化的主要原因.     

高强汽车钢板焊接接头的组织与性能

汽车用双相钢的焊接问题主要来自于焊接过程中的热影响区的软化行为。本文以汽车用DP980双相钢为研究对象,采用半导体激光焊与YAG激光焊接法分析了焊接过程中焊接接头的硬度分布特征及规律,并分析了焊接软化区的显微组织特征,研究了母材与焊接件的力学性能与断面形貌。试验材料DP980双相钢的YAG激光焊缝的硬度、软化区的硬度及焊缝的抗拉伸性能均优于半导体激光焊接。     

7003铝合金FSW焊接接头组织与性能研究

以生产轨道车辆常用的7003铝合金型材为研究对象,采用搅拌摩擦焊(FSW)工艺焊接,480℃2 h固溶和150℃2 h人工时效后室温停放72 h,探讨焊接接头的组织和性能。通过慢应变速率拉伸试验、常温拉伸试验、显微维氏硬度测试、扫描电镜测试等分析,对母材和焊缝的抗腐蚀性能、力学性能及微观组织形貌进行分析。结果表明:当慢应变速率为1×10-6s-1时,母材的应力腐蚀因子为2. 73%,焊缝样的为4. 93%,焊接接头未发现晶间腐蚀,且接头的导电率和抗拉强度、伸长率分别为32. 4%IACS、382. 7 N/mm2、7.8%。     

挤锻复合成形汽车高强镁合金的组织与性能

为了研究挤锻复合成形汽车高强镁合金的显微组织和力学性能,采用挤锻复合成形方法制备了Mg-6Al-4Sn汽车用高强镁合金试样,并采用金相和扫描电镜方法进行了试样的显微组织分析,以及室温条件下试样的力学性能测试和拉伸断口扫描电镜分析。结果表明:挤锻复合成形可以获得组织细小、力学性能优良的Mg-6Al-4Sn汽车用高强镁合金,合金内部晶粒细小、组织分布均匀性较好、平均晶粒尺寸约为6.2μm,基体上分布有类似球形的大颗粒状Mg₁₇Al₁₂相和呈弥散分布的细小颗粒状Mg2 Sn相。挤锻复合成形Mg-6Al-4Sn汽车用高强镁合金的抗拉强度为312 MPa、屈服强度为268 MPa、断后伸长率为15.6%,拉伸断口呈现韧窝状花样,同时伴随着均匀分布的撕裂棱,表现为较为明显的韧性断裂特点。     

体育器材用镁合金/铝合金异质FSW接头的疲劳性能研究

以单面对接方式,进行了体育器材用AZ31镁合金与7005铝合金的异质搅拌摩擦焊接(FSW)实验,并进行了接头的显微组织、疲劳性能测试与分析。结果表明,该异质FSW接头的疲劳断裂位于焊缝处;在0.65σb应力加载级别时,异质FSW接头的疲劳寿命分别是AZ31镁合金母材的50%、7005铝合金母材的38%。     

铝锂合金FSW焊接接头的组织与性能

对2 mm的Al-Li-S-4铝锂合金薄板进行了FSW焊焊接试验,利用光学显微镜和扫描电镜观分析了焊接接头的显微组织和断口形貌特征,并对其室温拉伸性能和显微硬度进行了测试。结果表明:Al-Li-S-4铝锂合金FSW焊焊缝成形良好,接头组织细小,且焊缝强化相并未溶解,接头拉伸强度达到母材的82.6%,焊缝显微硬度高达115 HV,接头表现出良好的塑性。     

常规FSW与双轴肩FSW对铝合金接头组织和性能的影响

对采用常规FSW和双轴肩FSW所得到焊接接头性能进行试验研究,测试了两种焊接得到的焊接接头的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率,并对接头的微观组织和断口形貌进行了观察和分析.结果表明,双轴肩FSW接头横截面形成了一组由内向外扩张“洋葱环”状的椭圆环;常规FSW焊核区与热力影响区之间组织发生明显变化;硬度的最低处为双轴肩FSW前进侧热力影响区,最高处为双轴肩FSW接头上表面焊核区;常规搅拌摩擦焊接头的综合力学性能最好,双轴肩次之;断口形貌分析表明,接头断裂模式均为韧性断裂,且常规FSW断口韧窝尺寸比双轴肩FSW接头韧窝小而深,表现出更好的塑性.     

预拉伸对汽车用高强镁合金组织与性能的影响

在均匀化处理前,对Mg-8Al-3Sn-0.6Y高强镁合金进行了5.5%拉伸变形量的预拉伸处理,并进行了该合金的显微组织、内部织构和室温力学性能研究。结果表明,预拉伸处理可细化合金晶粒,弱化内部织构,显著提高合金的断口伸长率;与未预拉伸相比,预拉伸可使平均晶粒尺寸减小68%,织构最大值减小21%,抗拉强度增加3%,屈服强度增加5%,断后伸长率增加77%。     

高强镁合金锻造加工工艺与组织性能研究

针对Mg-Gd-Y合金塑性较差的问题,研究了固溶态和不同温度锻造加工态高强Mg-Gd-Y合金的组织与性能。结果表明,固溶态Mg-Gd合金的晶粒尺寸分布不均匀,平均尺寸约为225μm。当锻造加工温度降低至440和410℃时,合金中第二相的数量明显增多,大量弥散分布的第二相的存在可以抑制动态再结晶的形成。随着锻造加工温度的降低,Mg-Gd合金的抗拉强度和屈服强度呈现逐渐升高的趋势,在锻造加工温度为470℃时,Mg-Gd合金的断后伸长率达到最大值19.2%。继续降低锻造加工温度至440和410℃时,断后伸长率反而有所降低。固溶态Mg-Gd合金的拉伸断口呈现脆性断裂的特征。锻造加工温度为500℃的拉伸断口呈现混合断裂特征,而锻造加工温度为470、440和410℃时Mg-Gd合金的断口都呈现为韧性断裂特征。     

散热器用铜与铝合金异质FSW接头的组织与性能研究

采用1100 r/min旋转速度、180 mm/min焊接速度,进行3 mm厚散热器用T2铜与6061铝合金的对接搅拌摩擦焊试验,并对接头进行了X光无损检测、显微组织、显微硬度和力学性能的测试与分析。结果表明,搅拌摩擦焊可以实现T2铜与6061铝合金的高质量异质连接,接头的显微硬度呈"W"型分布、抗拉强度达到T2铜母材的95%、伸长率达到6061铝合金母材的97%。     

材料性能对铝合金FSW接头组织与力学性能的影响

采用搅拌摩擦焊对4 mm厚的AA1060-Y2、AA6061-T4、AA5052-O及AA2024-T4铝合金板材进行了对接焊接试验,研究材料性能对铝合金搅拌摩擦焊接头组织性能的影响。结果表明,随着母材的抗拉强度及硬度升高,焊缝横截面焊核前进边高度H_a、返回边高度H_r及焊核宽度W越大,厚度方向上的"抽吸-挤压"效应增强。接头强度均可达母材80%以上,接头断裂均在返回边热力影响区和热影响区交界处,断裂形式以韧性断裂为主。     

稀土镁合金激光焊接接头的组织与性能研究

采用高功率CO2激光对新型稀土镁合金NZ30K进行焊接,对3种不同厚度试板在合适的焊接参数下得到的焊接接头微观组织和力学性能进行了分析和测试。结果表明,在合适的激光焊接工艺参数下,不同厚度的试板都可以得到成形良好的焊缝;不同厚度的试板得到的焊缝组织不同,从而使其焊接接头的拉伸性能产生差异。     

汽车用高强镁合金铸态性能试验研究

对汽车零部件用高强镁合金Mg-12Gd-3Y-1Zn-0. 5Ti铸态的微观组织、力学性能及腐蚀性能进行了测试和分析。结果表明:该合金铸态组织由α-Mg、Mg3(Gd,Y,Zn)相和少量方块相组成。由于Gd、Y、Zn和Ti合金元素的复合添加,使其晶粒较为细化、组织分布较为均匀,试样内部未发现明显的孔洞、夹杂等缺陷。其抗拉强度为342N/mm2、屈服强度为285 N/mm~2、断后伸长率为8. 5%,腐蚀电位较纯镁正移486 m V,具有较佳的拉伸性能和耐腐蚀性能。     

GIL壳体5754铝合金FSW与GTAW接头组织和性能

针对GIL壳体材料5754铝合金,制备FSW和GTAW接头,并研究焊接接头的显微组织、拉伸性能、弯曲性能和冲击性能。结果表明,两种焊接方法下焊缝组织均为α-Al基体弥散分布着细小的β相(Al8Mg5),采用GTAW方法时,热影响区晶粒明显粗化;两种焊接接头的强度和弯曲性能均可以满足壳体的强度设计要求。由于FSW过程的搅拌作用,焊缝金属发生高温动态回复再结晶,因此FSW接头的抗拉强度和冲击性能更为优异。     

三层复合板铝/镁合金/铝FSW接头的微观组织与抗拉强度

摘 要:文中进行了不同焊接速度下三层复合板Al/ AZ31/Al 搅拌摩擦焊接（FSW）工艺试验,并观测分析了其接头成形、显微组织和拉伸性能。实验研究结果显示：在实验优化的工艺参数下,焊缝接头成形较好,其内部呈层状分布且未发现缺陷;焊核区（NZ）晶粒细化明显,大角晶界（HAGBs）和再结晶晶粒占比达80%;在焊缝前进侧带状组织区（BS）和镁、铝界面处存在金属间化合物（IMC）,主要为Al3Mg2和Al12Mg17;随焊速增加,焊接接头抗拉强度先增大后减小,在V=100mm/min时焊核区铝层晶粒平均尺寸为1.75μm,接头抗拉强度达到最大87.3MPa,是母材的50.8%。     

2060合金FSW接头微观组织与力学性能

利用金相显微镜、显微硬度测试、拉伸性能测试、扫描电镜、透射电镜等手段对2060-T8合金搅拌摩擦焊(FSW)接头的微观组织和力学性能进行研究。结果表明:焊接头的抗拉强度为441 MPa,屈服强度为320 MPa,伸长率为6.9%,但焊接强度系数达到82.9%;经过搅拌摩擦焊,母材的织构类型以及强度发生了变化,由黄铜织构变为高斯织构且强度变弱;热影响区T1相(Al2CuLi)部分发生了溶解,析出了δ′相(Al3Li),热机影响区内T1相大部分溶解,S′相(Al2CuMg)发生了粗化,焊核区析出相全部溶解。     

2219铝合金FSW/VPPAW交叉接头组织和性能

通过沿垂直于搅拌摩擦对接焊缝的方向进行变极性等离子弧对接立焊获得交叉焊缝,研究了6mm厚的2219铝合金交叉焊缝的微观组织和拉伸性能.并利用扫描电镜对焊缝断口的形貌进行了观察.结果表明,交叉焊缝呈现出铸态组织的特征,但是与单纯变极性等离子弧焊焊缝相比组织更不均匀.交叉焊缝的力学性能具有方向性,沿变极性等离子弧焊方向抗拉强度为254.5 MPa,沿搅拌摩擦焊方向的性能是207.53MPa,仅为母材的50%,满足使用要求.气孔是造成焊缝性能降低的主要原因.     

7050-T7451铝合金FSW焊接接头组织及性能

针对6.4 mm厚的7050铝合金,采用搅拌摩擦焊(FSW)进行焊接试验,观察焊接接头的显微组织,并测定其力学性能。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,热影响区组织稍有粗化现象,前进侧和后退侧的热机影响区组织均较焊核区的组织粗大;焊接接头显微硬度分布呈现出"W"形变化,焊核顶部、中部、底部3个部分的硬度总体上都呈现出"高-低-高-低-高"的分布趋势;焊接接头的平均抗拉强度为435MPa,达到了母材抗拉强度的89%,断裂位置均发生于焊接热影响区及热机影响区的过渡区,焊接接头的断裂模式为韧性+脆性的混合断裂。     

镁合金AZ91D焊接接头组织与性能

在镁合金(AZ91D)TIG焊接头中,同质焊缝的相组成主要为α-Mg和β-Al12Mg17;β-Al12Mg17非连续地分布于α-Mg的晶界;β-Al12Mg17的体积分数为7.3%.焊接热影响区(特别是近缝区)最突出的显微组织特点是晶粒粗化和连续分布于晶界的β-Al12Mg17金属间化合物.由于晶粒细化焊缝区硬度值高于母材,而热影响区的硬度值则明显低于母材.与母材相比(σb=156 MPa,δ=4.8%),同质焊缝金属有更高的力学性能(σb=192 MPa,δ=4.9%).焊接接头的力学性能明显低于母材,接头强度为母材强度的69%;接头塑性为母材的72%;断裂主要发生在热影响区的近缝区.降低焊接热输入有利于改善焊接接头的力学性能.