铝锂合金FSW焊接接头性能

研究2060铝锂铝合金FSW焊接接头性能,采用光学显微镜、SEM等手段分析2060铝锂合金的微观组织、拉伸性能、显微硬度、断口形貌等性能,结果表明:在用FSW焊接2060铝锂合金过程中,当转速升高时,焊核区硬度升高;当焊速升高时,焊核区硬度基本不变,但热影响区硬度最低点向远离焊核区中心的方向移动;较高的焊接速度下(200 mm/min),随转速增加,接头强度逐渐升高,强度系数最高可达到89%;在较低焊接速度下(80 mm/min),随转速的增加,接头强度最高可达母材的87%,延伸率为10%;当转速较低时,断口呈层状结构;当转速较高时,断口出现小的韧窝。     

搅拌摩擦焊技术在列车制造中的发展和应用

一、概述 作为一种革命性焊接技术,搅拌摩擦焊具有接头强度损失小、缺陷率低、加工过程控制简单以及绿色环保等优点,使其在轨道交通制造工业领域极具吸引力。     

自然时效对7050铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

对2.5 mm 7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接头进行自然时效处理,时效时间分别为72 h和17520 h.对时效处理的接头进行拉伸试验、显微硬度测试和微观组织观察,确定自然时效时间对接头的力学性能、硬度分布、微观组织以及析出物的影响规律.结果表明,自然时效17520 h接头的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率较自然时效72 h的接头分别提高了20%,12%和25%;自然时效17520 h接头的焊核区和热力影响区的硬度相应的提高了约60 MPa;随着自然时效时间的延长,焊核区和热力影响区的溶质原子富集区(GP区)所占的比例升高、η'和η析出相增多,它们能够钉扎位错,使位错运动消耗更多的能量,从而提高了接头的强度和塑性.     

30 mm 7A05铝合金搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

采用搅拌摩擦焊方法利用新型搅拌头对30 mm厚的7A05-T6铝合金进行了单道对接,焊后分析讨论了焊缝接头微观组织和力学性能.结果表明,接头焊核区发生动态再结晶,生成细小的等轴晶粒;焊缝两侧热力影响区受机械和热的双重作用,组织存在较大差异,前进侧为窄条状组织,后退侧为扁平状组织;热影响区晶粒粗化;在焊接30 mm板时,工艺参数范围较窄,旋转频率为360 r/min,焊接速度为100 mm/min时,可获得无缺陷、成形好的焊缝;接头抗拉强度为367.7 MPa、屈服强度为280.8 MPa、断后伸长率为14.4%高于母材,接头抗拉强度可达母材的95%.接头显微硬度的分布呈类似W形分布,热影响区软化趋势比较明显.     

搅拌摩擦焊接头形成过程分析

基于搅拌摩擦焊三维模型的切面分析方法,建立了焊接过程中接头切面的演变行为,将搅拌摩擦焊接头形成过程分为挤出阶段、迁移阶段、回填阶段和轴肩作用阶段四个阶段,对搅拌针作用下材料迁移过程进行了分析,指出挤出阶段将原始对接面及其表面氧化物迁移到后退侧,迁移阶段实现洋葱环层状组织的形成,并实现氧化物的碎化、弥散,回填阶段完成洋葱环形貌的最终成形.结果表明,采用切面分析法建立的接头形成过程四阶段能够较好地解释搅拌摩擦焊接头形成机制以及"S线"等缺陷的产生原因.     

中性盐雾下7075铝合金搅拌摩擦焊焊缝的腐蚀行为

用金相和透射电镜对包铝的7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织和微结构进行分析,用中性连续盐雾试验研究焊缝表面的腐蚀行为,并观察焊缝宏观和微观腐蚀形貌。研究结果表明：焊缝区的晶粒和第二相粒子得到明显细化,在焊缝表面的第二相粒子分布不均匀;搅拌摩擦焊焊缝区耐蚀性比包铝的母材低。腐蚀首先从局部点蚀和晶间腐蚀开始,最终演变为剥落腐蚀。     

静止轴肩搅拌摩擦焊接6005铝合金的力学和疲劳性能

利用静止轴肩搅拌摩擦焊接装置对4.5 mm 6005铝合金进行了研究,为满足工程需求,焊接速度设为1 000 mm/min. 结果表明,静轴肩搅拌摩擦焊接头随转速的增加,抗拉强度先升高后降低,当转速为2 100 r/min时最高,为232 MPa,可达母材的80%;各参数接头正弯和背弯180°均无裂纹. 在应力循环频率70 Hz、正弦波形、应力比R为0.1的条件下,对2 100 r/min和1 000 mm/min参数的接头进行轴向高周疲劳测试,获得接头的S-N曲线和疲劳极限,在(1-a)置信度90%,失效概率P=5%条件下,S-N曲线的下极限为105 MPa,疲劳断裂主要位于接头的热影响区,疲劳断口分为裂纹萌生区、裂纹扩展区和瞬断区三个区域.     

搅拌摩擦焊待焊界面消失模型

提出了一种搅拌摩擦焊接过程中待焊界面消失并形成焊缝的二维模型,阐述了搅拌摩擦焊接过程中待焊界面在焊接热、焊接作用力及搅拌作用下形成焊缝的过程,并把焊缝划分成晶粒长大区、界面氧化区、待焊界面消失区、塑性金属流动区、S线等区域,同时描述了待焊界面冶金熔合后在搅拌摩擦焊缝内部的分布形态.该模型对晶粒长大区、待焊界面消失区、S线3个特定区域进行了试验验证和说明.结果表明,待焊界面在搅拌针后退侧的前方区域已经达到冶金熔合状态,并在搅拌针的搅拌作用下扭曲并进入焊缝形成S线特征.     

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%.     

FGH96合金惯性摩擦焊过程材料流动行为的数值模拟

利用DEFORM软件建立了FGH96合金惯性摩擦焊的三维有限元分析模型,研究了焊接过程中的轴向缩短量变化及材料塑性流动行为的规律.数值模拟结果表明,随着焊接时间的增加,试件轴向缩短量的变化幅度呈现先增加后减小的趋势,这与摩擦界面上材料的流动速度变化规律相同;当焊接过程达到稳态后,摩擦界面两边界附近的材料主要向界面外流动,而中心区域的材料流动方向主要与试件旋转方向相同.