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采用连续驱动摩擦焊技术焊接纯铝1060/Q235低碳钢异质接头,开展两个周期(30天/60天)热电耦合实验(静载392 N+高温300 ℃+直流60 A),研究热电耦合对铝/钢异质接头焊缝微观组织、力学性能及界面生长的影响。结果表明：原始态接头界面径向金属间化合物(IMCs)层厚度不均匀,中心区域无明显IMCs生成。热电耦合30天后界面中心生成宽度为0.3~0.5 μm且以颗粒状由钢侧向铝侧弥散分布的IMCs层,整体拉伸断裂在铝母材的热力影响区。热电耦合60天后IMCs层与钢侧之间出现腐蚀沟槽,IMCs破碎,钢侧无裂纹产生,铝侧形成大量由IMCs层向铝母材内部扩展的裂纹和孔洞,焊缝及裂纹尖端处成分偏析,整体拉伸断裂在焊缝处。界面腐蚀和失效速率与界面IMCs层的厚度成正比,即vcenter＜v1/2R＜v2/3R。由于原始态接头界面组织不均匀以及热电耦合实验过程中界面不同位置组织生长速率的差异,使得热电耦合后接头界面2/3R位置出现不同断裂形貌的分界线,2/3R内侧以准解理断裂方式为主,2/3R外侧为韧窝断裂和准解理断裂的综合结果。 相似文献
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铜及铜合金的微连接可在航空技术、电子技术及能源技术等方面广泛应用,但材料的软化温度高、薄板焊缝区塑性金属减少带来的摩擦产热减少、薄板比表面积增大带来的传热速度快等问题,使得微搅拌摩擦焊接(Micro friction stir welding,μFSW)工艺过程易产生焊接缺陷而不利于接头成形。以0.6mm厚的超薄板H62黄铜为研究对象,开展对接焊接试验研究,深入研究不同工艺参数下接头的微观组织、力学性能及断口形貌,进而优化工艺参数;在此基础上,分析该工艺过程中温度、轴向力和横向力的变化规律。研究表明:工艺优化后的焊缝成形良好,接头最大抗拉强度达370MPa,约母材(Basemetal,BM)的92.5%;焊缝处的热影响区(Heataffectedzone,HAZ)、热机影响区(Thermo-mechanically affected zone,TMAZ)、焊核区(Nugget zone,NZ)存在明显的分界线,且NZ在横向和纵向上晶粒形状和尺寸存在不均匀性,NZ硬度最高约为155.4HV(约BM的119.5%),断裂失效易发生在硬度最小的位置(Advancingsideoftheweld,AS),其失效机理为韧性断裂。在μFSW过程,稳定的轴向力和横向力可提供适当的热输入量以及更好的挤压和搅拌作用,从而得到性能良好的焊缝。通过对高熔点铜及其合金超薄板的搅拌摩擦焊的基础研究,从而为微连接技术的材料推广提供技术支撑。 相似文献
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铝/钢复合结构在汽车制造、能源、航空航天领域广泛应用,在连续驱动摩擦焊接(Continuousdrivefriction welding,CDFW)过程中,由于母材流动特性与径向摩擦扭矩分布不同,界面上的氧化物和杂质难以排出、界面产热功率与界面金属间化合物(Intermetallic compounds,IMCs)不均匀分布等问题,将对接头性能产生不利影响。以1060纯铝和Q235低碳钢棒为研究对象,在钢棒待焊端面设计5°、10°、15°、20°、25°的锥度角θ开展焊接试验研究,分析不同锥度下界面温度、摩擦扭矩、能量输入及接头强度的变化规律。结果表明,随着锥度角的增大,初始峰值扭矩减小,稳态扭矩、后峰值扭矩、焊接全过程能量输入先增大后减小,初始摩擦阶段能量输入增大;10°～15°的接头径向方向的温度与强度变化趋于平缓。锥形结构使界面处热流的高温区域发生移动,20°之后峰值温度出现在1/3R附近区域,最高强度出现在1/2R附近区域。在CDFW过程,合适的锥度角可在焊接产热足够的情况下改善界面温度与力学性能的不均匀性,从而得到性能良好的接头,为异种金属的端面结构设计提供一定的理论指导。 相似文献
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随着技术的发展和不同材料生产设备的需求,近年来以摩擦焊方法制造铝/钢复合结构已成为研究热点,而关于工艺参数对接头组织和界面断裂形式的影响需进一步研究。通过采用连续驱动摩擦焊实现不同工艺规范下1060工业纯铝与Q235低碳钢的焊接,利用SEM、EDS及XRD等手段测试分析了焊接界面金属间化合物层的形态特征及组成,并对拉伸断口形貌进行观察。结果表明,不同工艺参数下摩擦界面生成的金属间化合物层厚度相差很大,主要集中在(1/2~2/3)R区间,中心区域最小,其厚度随着摩擦时间的增大而增加,随着顶锻压力的增大而减小。同时由于界面金属间化合物的差异,使得界面不同位置拉伸断口呈现不一样的形貌,以准解理断裂和塑性断裂的综合断裂方式为主。 相似文献
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