Microstructural changes accompanying repair welding in 5xxx aluminium alloys and their effect on the mechanical properties

At the shipyards, the aluminium alloy 5083 is welded with a multi-pass sequence using the metal inert gas technique. If, while checking the weld integrity either after welding or during service, defects are detected in the vicinity of the weldment, repairs are usually employed to extend the service life.

The repair method involves removal of the upper passes, depending on the thickness and re-welding under the same conditions.

Purpose of this paper is to examine the microstructural changes accompanying repair welding, define their effect on properties of primary importance and set, if possible, an upper limit as far as the number of repairs is concerned.     

5083铝合金搅拌摩擦焊研究

试验研究了3.5mm厚铝合金5083-H321搅拌摩擦焊工艺,分析了焊接参数对焊缝成型、力学性能和金相组织的影响。结果表明,5083-H321铝合金具有良好的搅拌摩擦焊接性能,采用优化的工艺参数可以使焊接接头的抗拉强度达到母材的93.6%,正弯和背弯角度均可达到180°。     

5083-H321铝合金板材搅拌摩擦焊缝组织演变

采用搅拌摩擦焊接法焊接了5083-H321铝合金板材,借助光学显微镜、扫描电镜、背散射电子衍射分析仪及取向显微成像分析技术对焊缝与母材的组织进行了对比性研究.结果表明,该合金板材的焊缝无宏观缺陷,焊缝成形区呈现出与母材明显不同的组织特征;搅拌摩擦焊使该合金板材中大量的小角度晶界转化为大角度晶界,母材和焊核区的晶粒尺寸分布范围分别为6-55 μm及15-30 μm,晶粒纵横比分布范围分别为2~8和15-3,焊核区呈现均匀化与等轴化的动态再结晶特征.     

Frequency effect and influence of testing technique on the fatigue behaviour of quenched and tempered steel and aluminium alloy

Influences of testing technique and frequency on the fatigue behaviour of 50CrMo4 and EN AW-5083 were investigated. To clarify the effect of test frequency on the fatigue behaviour, tests with 20 kHz and f < 400 Hz were performed. The frequency effect can be caused by temperature, environment and strain rate. For the aluminium alloy, the influence of environment is responsible for the dependence of fatigue lifetime on the frequency. The fatigue lifetime of the steel showed in both environments similar frequency dependency, i.e. the strain rate is assumed to be responsible for the differences in fatigue lifetime.     

超快速加热退火下保温时间对5083铝合金组织及力学性能的影响

利用Gleeble-3500热模拟系统和电子背散射衍射(EBSD)技术对5083铝合金超快速退火组织的演变规律进行了研究,探讨了5083铝合金经过80%冷轧变形后以500 ℃/s加热至450 ℃时,不同保温时间(1~60 s,冷却速度40 ℃/s)对退火组织及力学性能的影响。结果表明,随退火保温时间从1 s延长到60 s,5083铝合金的平均晶粒尺寸由4.94 μm增大到6.44 μm,合金中主要产生了再结晶立方退火织构{001}<100>、旋转立方织构{001}<110>,以及少量的高斯织构{011}<100>和黄铜型织构{011}<211>。当退火保温时间从1 s增加到60 s,整体上合金中的再结晶退火织构先增强再减弱。退火保温时间对5083铝合金的强度影响较小,5083铝合金的屈服强度、抗拉强度没有明显的变化,分别约为170 MPa、326 MPa,而其伸长率由25.63%逐渐增大至30.06%,最后又降低至25.20%。     

基于SWRXD的5083/6082异种铝合金搅拌摩擦焊接头的残余应力分布规律

以5083铝与6082铝为研究对象,利用搅拌摩擦焊（friction stir welding,FSW）制备了异种材料对接接头.利用短波长X射线衍射（short-wavelength X-ray diffraction,SWRXD）技术,以{311}与{111}为衍射晶面,基于极图最外圈织构参量确定了残余应力测试方向,采用d₀法研究了FSW焊件中心层的残余应力.结果表明,{111}和{311}晶面测试的纵向残余应力分布趋势相近,焊核区为拉应力并出现两个应力峰值;{111}晶面的测试结果更为离散,应力的峰值向前进侧偏移;采用{111}晶面测试的横向的残余应力分布趋势与{311}晶面测试的结果偏差较大.     

基于有限元仿真的5083铝合金支架超塑性差温拉深

为提供试验依据,应用IA软件计算零件毛料尺寸,导入MSC.Marc软件模拟超塑差温拉深,并依据模拟结果优化毛料尺寸。模拟中温度分若干梯度,假定材料同梯度内同力学性能,利用二次开发将各梯度材料本构关系植入模拟,获得5083铝合金支架超塑差温拉深成形工件及壁厚分布,其结果与试验吻合良好,且较恒温拉深理想。讨论了成形温度梯度宽对差温拉深模拟结果的影响。     

5083铝合金与2205不锈钢在天然海水中的电偶腐蚀行为

研究了5083铝合金与2205不锈钢在不同面积比条件下青岛天然海水环境中的电偶腐蚀行为,得到了电偶混合电位和电偶电流。结果表明,2205不锈钢与5083铝合金形成电偶时,由于自腐蚀电位的差值较大,容易造成明显的电偶腐蚀。无论阴阳极面积相等还是在大阴极小阳极的情况下,5083铝合金与2205不锈钢均形成电偶腐蚀,都会加速5083铝合金的腐蚀,2205不锈钢则会受到保护。因此,在海水环境中要避免这两种材料的直接接触,必须采取绝缘防护措施。     

轴肩尺寸对异种铝合金材料搅拌摩擦焊接头显微组织的影响规律

对5083铝/6082铝异种材料搅拌摩擦焊（friction stir welding,FSW）进行研究,重点分析轴肩直径对横截面形貌、显微组织与显微硬度的影响规律.结果表明,FSW接头焊核区由致密细小的等轴晶组成;增加轴肩直径可增加焊核区沿垂直焊缝方向的宽度以及增大焊核区、热影响区与热力影响区的晶粒尺寸.与后退侧的6082铝合金不同,前进侧5083铝合金的热力影响区发生了动态再结晶.显微硬度呈W形分布,最小值出现在热影响区.显微硬度的测试结果与焊核区的横截面形貌结果吻合.     

304不锈钢和5083铝合金在模拟城市地下空间环境中的腐蚀行为对比

目的 研究对比了304不锈钢与5083铝合金在模拟武汉地下空间环境条件下的腐蚀行为。方法 在对武汉工况调研的基础上,设计了符合地下环境特点的室内加速试验谱,包括循环盐雾试验和湿热试验等,以一个加速周期模拟实际服役环境中1 a的腐蚀量;利用扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜等方法分析了304不锈钢与5083铝合金的表面形貌、腐蚀产物成分和腐蚀动力学等。结果 根据模拟武汉地下空间环境设计的加速试验,经过5个循环周期后,不锈钢与铝合金均在局部发生不同程度的点蚀,5083铝合金表面钝化膜被破坏,腐蚀产物堆积,而304不锈钢腐蚀轻微。根据拟合结果,不锈钢最大点蚀深度与腐蚀时间时间符合指数函数关系D1=7.637+1.212e^0.517t,形成的腐蚀坑小而深;铝合金符合幂函数关系D2=11.75t^0.699,主要形成宽而浅的腐蚀坑,其宽深比逐渐增加。结论 随着服役时间的延长,304不锈钢在模拟城市地下空间环境中的点蚀深度发展较5083铝合金更快,304不锈钢的点蚀率受地下运行环境的影响逐年增加,而5083铝合金局部腐蚀放缓。