Recent progress in corrosion protection of friction stir welded high-strength aluminum alloy joints

Friction stir welding (FSW) has been widely used in many industries, with which high-strength aluminum alloys can be well joined. However, the corrosion resistance of FSW high-strength Al alloy joints is relatively poor, which limits their industrial applications. The joints shall be protected against corrosion. In this review, therefore, the current status and development of corrosion protection for FSW high-strength Al alloy joints are presented. Particular emphasis has been given to different protection methods: lowering heat input, post-weld heat treatment, surface modification and spray coatings. Finally, opportunities are identified for further research and development in corrosion protection of FSW high-strength Al alloy joints.     

铝合金电阻点焊接头缺陷的搅拌摩擦修复

针对铝合金电阻点焊极易产生裂纹、缩孔等缺陷的问题,提出了基于无针搅拌摩擦热力耦合效应修复铝合金电阻点焊接头缺陷的方法.通过改变搅拌头转速和摩擦停留时间等参数,研究了热力耦合效应对裂纹及缩孔缺陷的修复效果和影响规律.结果表明,在合适的搅拌摩擦工艺下,单面处理可实现熔核内条型裂纹的修复,但缩孔缺陷仍然存在,性能没有明显改善;双面下冲处理能有效修复熔核内条型裂纹及缩孔缺陷,接头断裂方式为脆性断裂,最大拉剪力从3.20 kN增加到6.14 kN,证明搅拌摩擦热力耦合效应修复铝合金电阻点焊接头缺陷的方法是可行的.     

焊接速度对 7A52 铝合金 FSW 组织及力学性能的影响

目的在保证搅拌速度一定时,针对8 mm厚的7A52铝合金,在不同焊接速度下采用搅拌摩擦焊(FSW)进行焊接试验,研究其焊接接头的显微组织及力学性能。方法利用搅拌摩擦焊机进行对接焊接,焊后制取金相试样观察焊接接头宏观形貌和显微组织,并测定其力学性能。结果7A52铝合金FSW焊接接头焊核区的面积随着焊接速度的增大而增大,当焊接速度为250mm/min时,焊接接头的焊核区面积最大,焊核区的显微组织都为细小的等轴晶,焊接接头横截面的焊核区呈明显"洋葱环"的形貌,而热力影响区的结构特征则呈现出了较高的塑性变形流线层。焊接接头显微硬度分布都呈现出"W"形变化,在焊接速度为150 mm/min时,焊接接头的平均抗拉强度能达到452 MPa,达到了母材抗拉强度的89%。结论通过对不同焊接速度下7A52铝合金FSW焊接接头的组织和性能进行研究,得到了不同焊接速度下焊接接头组织和力学性能。     

搅拌摩擦焊温度场检测新方法与数值热源模型

采用纯Zn、Sn、Al粉末,结合热电偶测温研究了8 mm厚7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接过程中被焊工件与搅拌工具温度场的演变规律.基于实验数据建立了搅拌摩擦焊接三维数值热源模型.试验结果表明:搅拌工具的最高温度出现在搅拌针上而非轴肩上,其温度高于420℃而小于660℃;在被焊接工件上垂直于焊接方向,其温度高于420℃、232 ℃的区域宽度距焊缝中心分别为大于9mm和20 mm.计算的特殊点热历史曲线与实验数据基本吻合,搅拌区的最高温度约为453℃.     

根部未焊合对AZ31B镁合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

针对厚4.3 mm的AZ31B镁合金短针设计搅拌摩擦焊接,研究工艺参数对根部未焊合率的影响,并通过接头组织与拉伸断口形貌分析,分析了根部未焊合对接头抗拉强度的影响。结果表明:焊接速度一定时,当搅拌头旋转速度超过临界值950 r/min时,随着转速的增加,接头根部未焊合率降低。当旋转速度一定时,焊接速度对接头未焊合率几乎无影响。所有拉伸试样均在根部未焊合界面处起裂并发生断裂,而焊合区断口呈现典型的韧脆混合断裂特征。此外,接头抗拉强度随着根部未焊合率的降低而升高,当旋转速度为1 180 r/min、焊接速度120 mm/min时,接头的抗拉强度达到最大值188 MPa,为母材强度的76.4%。     

冷喷铝涂层对2024铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

冷喷涂层为搅拌摩擦焊(Friction stir welding, FSW)接头提供了良好的防腐效果,但冷喷涂层对FSW接头力学性能的影响尚不明确。基于此,本研究通过拉伸和疲劳试验研究冷喷涂层对2024-T3铝合金接头力学性能的影响,并采用透射电子显微镜(Transmission electron microscope, TEM)与差示扫描量热法(Differential scanning calorimetry, DSC)表征冷喷涂前后接头显微组织的变化。试验结果表明,在2024-T3铝合金FSW接头上制备冷喷涂层后,接头的力学性能得到了一定改善,其抗拉强度从393.3 MPa提高到420.0 MPa,伸长率从4.3%增加到6.9%。当疲劳循环次数为1×107时,喷涂后的FSW接头在50%存活率下的疲劳强度比焊态高29.1%,在95%存活率下的比焊态高30.9%。TEM和DSC结果表明,喷涂后焊核区S相的数量、Cu与Mg原子偏聚区体积分数明显增多,这可能是接头力学性能提升的内在原因。     

热循环、腐蚀和自然时效对 2024 铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

研究了焊接过程中热循环、焊后腐蚀和自然时效对2024铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头力学性能的影响。结果表明,同一焊缝不同位置的力学性能存在一定的差异,靠近插入点位置的屈服强度和抗拉强度明显低于其他位置,之后不断升高,趋于稳定,屈服强度和抗拉强度的最大值分别约为310 MPa和415 MPa;随着自然时效时间的增加,接头屈服强度和抗拉强度在前2个月增长较快,增长率最大分别为2%和1.5%,之后趋于稳定,而伸长率的增长率先较快,增长率最大为6%,之后变缓;在不同的自然时效时间下,腐蚀均明显降低2024铝合金FSW接头的屈服强度、抗拉强度和伸长率,减小率的最大值分别为6.5%,6.1%和19.8%;随着自然时效时间的增加,腐蚀后接头的力学性能下降更严重。