6061-T4铝合金单双道搅拌摩擦焊T型接头组织及性能

采用静止轴肩搅拌摩擦焊方法实现了10 mm厚5A06铝合金T形接头的焊接. 通过低主轴转速匹配高焊接速度与高主轴转速匹配低焊接速度两组不同的焊接参数,结合拉伸试验、宏观与微观金相分析、电子背散射衍射(electron backscattered diffraction,EBSD)分析与扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)断口分析,研究了热输入对焊接接头力学性能与组织的影响. 结果表明,在两组焊接参数下均可获得无孔洞缺陷的全焊透T形接头,焊缝表面光滑平整,几乎无减薄发生;热输入不同会改变搅拌针与周围材料的摩擦形式,引起焊缝出现弱结合缺陷,并影响接头抗拉强度; 在高主轴转速匹配低焊接速度时,焊缝中心重叠区顶部易产生弱结合缺陷,导致接头抗拉强度较低,为198 MPa,拉伸试样断裂在筋板. 在低主轴转速匹配高焊接速度时,焊缝无缺陷存在,接头抗拉强度为287 MPa, 拉伸试样断裂在底板.     

TC4钛合金惯性摩擦焊接头组织及断裂韧性与裂纹扩展特性分析

文章采用了XRD、SEM、EBSD等显微表征技术分析了焊态及焊后热处理态下焊接接头各区域的微观组织特征,并研究了焊接接头的断裂韧性和疲劳裂纹扩展性能。结果表明,焊缝区以再结晶组织为主,热力影响区等轴状初生α_p相转变为棒状结构,热影响区组织与母材基本相同,热力影响区与热影响区的原始β晶粒内部分区域形成了取向差角度约为60°的针状马氏体α′相,热处理促进了残余亚稳态β相分解,在片状α_s相间形成了大量断续分布组织。焊缝区α晶粒内大量的平行或交叉分布的片状α相和复杂的相界面结构可有效阻碍裂纹的扩展并改变裂纹的扩展路径,提高焊接接头的断裂韧性及抗疲劳裂纹扩展能力。     

α+β型钛合金惯性摩擦焊接头焊态/热处理态组织演变及性能研究

文中采用SEM、EBSD及TEM等表征手段分析了惯性摩擦焊接头在焊态及焊后热处理态下的微观组织形貌与分布特征,并研究了焊后热处理态下的接头力学性能。结果表明,焊缝区为单一等轴α晶粒,在焊态下由板条状马氏体α′相+晶界片状αp相+亚稳态β相构成,并伴随着(0001)//ND丝织构。热处理后转变为晶界片状αp相+晶内片状αs+β相,在原有丝织构的基础上形成了(21 ?1 ?3)[21 ?1 ?9]取向织构;焊缝区显微硬度最高,随着向母材区过度显微硬度逐渐降低,焊后热处理可降低焊缝区硬度,使接头硬度分布较为均匀。接头在室温下的拉伸试验均断裂于远离焊缝中心的母材区。     

热处理工艺对FGH96合金惯性摩擦焊组织与显微硬度的影响

采用惯性摩擦焊接方法进行了FGH96高温合金焊接,借助光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度仪对焊态和热处理态FGH96惯性摩擦焊接头组织和显微硬度进行了研究.结果表明,焊缝中心区内发生完全动态再结晶,再结晶晶粒细小,晶粒尺寸为4.6μm±0.3μm,且二次γ’相完全溶解,导致硬度低于母材组织.随着远离焊缝,二次γ’相含量逐渐增加,距焊缝1.5 mm后γ’相体积分数基本保持不变,但γ’相形貌由球形逐渐向立方体转变,导致硬度逐渐增加.经热处理后,焊缝区域内二次γ’相的含量与形貌变化规律与焊态相似,但热处理后基材晶粒尺寸从11.4μm±0.3μm增大至13.5μm±1.0μm,是导致热处理后基材硬度较焊态较低的原因;另外热处理后三次γ’相的析出是导致热处理态焊缝硬度高于焊态的原因.     

FGH96合金中γ′和碳化物相平衡计算

采用惯性摩擦焊接方法进行了FGH96高温合金焊接,借助光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度仪对焊态和热处理态FGH96惯性摩擦焊接头组织和显微硬度进行了研究. 结果表明,焊缝中心区内发生完全动态再结晶,再结晶晶粒细小,晶粒尺寸为4.6 μm ± 0.3 μm,且二次γ′ 相完全溶解,导致硬度低于母材组织. 随着远离焊缝,二次γ′相含量逐渐增加,距焊缝1.5 mm后γ′相体积分数基本保持不变,但γ′相形貌由球形逐渐向立方体转变,导致硬度逐渐增加. 经热处理后,焊缝区域内二次γ′相的含量与形貌变化规律与焊态相似,但热处理后基材晶粒尺寸从11.4 μm ± 0.3 μm增大至13.5 μm ± 1.0 μm,是导致热处理后基材硬度较焊态较低的原因;另外热处理后三次γ′相的析出是导致热处理态焊缝硬度高于焊态的原因.     

TC17钛合金线性摩擦焊接头组织及力学性能分析

针对固溶时效态TC17钛合金焊态及焊后热处理态线性摩擦焊接头,进行显微组织及力学性能对比分析. 结果表明,焊态时焊缝组织发生了回复与再结晶,由于焊后冷却速度较快,生成了亚稳定β相,焊缝区发生了软化;热力影响区组织沿受力变形方向拉长、细化、交替呈带状分布,加工硬化程度较高,显微硬度明显高于其它区域;热影响区由于二次次生α相基本溶解于亚稳定β相,导致显微硬度显著降低. 经过焊后热处理,亚稳定β相发生时效分解,析出了弥散程度更高的针状次生α相使得焊接区硬度大幅度提高. 由于亚稳定相的生成,焊态接头发生软化,拉伸均断裂在焊缝区,抗拉强度达到母材强度91.8%,断口呈脆性断裂形态;焊后热处理态接头由于二次次生α相的析出,起到弥散强化的作用,拉伸试验均断在母材,断口呈典型韧性断裂形态.     

5A06铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊T形接头组织与性能

采用静止轴肩搅拌摩擦焊方法实现了10 mm厚5A06铝合金T形接头的焊接. 通过低主轴转速匹配高焊接速度与高主轴转速匹配低焊接速度两组不同的焊接参数,结合拉伸试验、宏观与微观金相分析、电子背散射衍射(electron backscattered diffraction,EBSD)分析与扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)断口分析,研究了热输入对焊接接头力学性能与组织的影响. 结果表明,在两组焊接参数下均可获得无孔洞缺陷的全焊透T形接头,焊缝表面光滑平整,几乎无减薄发生;热输入不同会改变搅拌针与周围材料的摩擦形式,引起焊缝出现弱结合缺陷,并影响接头抗拉强度; 在高主轴转速匹配低焊接速度时,焊缝中心重叠区顶部易产生弱结合缺陷,导致接头抗拉强度较低,为198 MPa,拉伸试样断裂在筋板. 在低主轴转速匹配高焊接速度时,焊缝无缺陷存在,接头抗拉强度为287 MPa, 拉伸试样断裂在底板.     

轻质异种材料摩擦焊研究现状

由于异种材料物理、化学性能及力学性能方面存在显著差异,导致其在焊接过程中容易出现被氧化、形成脆性金属间化合物、焊接变形严重等焊接缺陷。而摩擦焊作为一种绿色固相连接技术,因其焊接温度低、焊接质量好、焊接过程稳定等优点,已经在异种材料焊接中得到了广泛的应用。详细综述了异种材料搅拌摩擦焊、线性摩擦焊轴向摩擦焊的国内外研究进展,涉及到焊接工艺、力学性能和成分分析等方面,着重介绍了铝合金、镁合金、钛合金等轻质材料之间的摩擦焊接,并对今后的发展进行了展望。     

FGH96/IN718惯性摩擦焊接头高温拉伸断裂特征

为了实现航空用FGH96和IN718异质高温合金高可靠连接,为航空发动机关键部件安全评价及寿命预测提供基础数据及理论支持,采用扫描电子显微镜、金相显微镜研究了FGH96和IN718异质高温合金惯性摩擦焊接头显微组织形貌、高温拉伸试样断口形貌和断裂位置.结果表明,焊接接头焊缝区FGH96和IN718均为等轴晶粒组织,晶粒尺寸约2μm,焊缝区γ’和δ强化相基本全部溶解,热力影响区FGH96侧晶内γ’基本全部溶解,IN718侧δ强化相发生部分溶解,短棒状形貌消失,组织为粗细晶共存组织.焊接接头650℃高温拉伸试样均断裂在焊缝区,但平均抗拉强度可达1 080.8 MPa,基本与IN718母材等强,高温拉伸试样起裂位置均处于试样边缘焊缝区,裂纹产生的原因主要是由于焊缝区γ’和δ强化相基本全部溶解,强化作用消失,性能降低.裂纹产生后沿晶界由焊缝熔合线向试样内部扩展,当裂纹从试样边缘焊缝区四周同时向试样内部扩展时,在轴向拉力作用下形成“平台+凹坑”状断口特征,当裂纹从试样边缘焊缝区局部位置开始向试样内部扩展时,在轴向拉力作用下形成“平台+剪切”状断口特征.     

工业纯钛摩擦螺柱焊接头组织与性能研究

为解决传统电弧螺柱焊焊接大直径（M≥12 mm）有色金属时焊缝合格率低、焊接工艺繁琐等问题,提出采用静龙门式搅拌摩擦焊设备配合专用螺柱焊工装对尺寸为M12、材质为TA2的工业纯钛螺柱与底板进行焊接。并对三组不同顶锻位移下的工业纯钛螺柱焊接头进行宏观形貌、显微组织、抗扭强度与显微硬度分析。结果表明,在顶锻位移较小的情况下,TA2螺柱焊接头焊缝中心出现孔洞缺陷,顶锻位移中等的情况下焊缝中心出现条状缺陷,而较大参数下接头焊合良好,未发现缺陷;顶锻位移为3 mm时接头抗扭强度最高,可达117 N·m;锻造变形组织使焊缝附近区域显微硬度明显升高。