2024铝合金的搅拌摩擦焊接工艺及显微组织

对厚度为 6mm的 2 0 2 4铸铝合金板做了搅拌摩擦焊接工艺试验 .通过对焊接件拉伸强度测试 ,以及在光学显微镜和扫描电镜下对焊缝和基体显微组织的观察 ,发现焊缝比基体具有更细小的晶粒组织 ,粗大的θ(CuAl2 )相被破碎 ,且有害杂质相容易在晶界上析出 .试验结果表明 ,焊接速度为 30mm/min和焊接头旋转速度为 10 0 0r/min时 ,可以获得良好的焊接质量 .图 5 ,表 2 ,参 6     

7075-T6合金超声辅助搅拌摩擦焊接头搅拌区组织与力学性能

搅拌区的金属流动不充分容易导致轴肩影响区与搅拌针影响区之间的过渡区出现疏松缺陷并恶化接头的力学性能.在不同焊接参数条件下,对7075-T6铝合金分别进行常规搅拌摩擦焊接(FSW)和超声辅助搅拌摩擦焊接(UAFSW),研究了超声振动对接头搅拌区的金属流动行为、微观组织特征和力学性能的影响.结果表明:相同焊接参数下,UAFSW接头搅拌区的力学性能均优于FSW接头.焊接参数为1000r/min-110mm/min 的UAFSW接头搅拌区的抗拉强度和延伸率最高,分别达到515MPa和17.3%.在搅拌摩擦焊接过程中施加轴向超声振动可以显著降低搅拌区金属的屈服应力和流变应力,促进塑化金属沿板厚方向的流动.消除搅拌区中过渡区的疏松缺陷,并细化微观组织,是接头力学性能提高的主要原因.     

7022铝合金搅拌摩擦焊焊接区的组织与力学性能

以厚度为10mm的7022铝合金为对象进行搅拌摩擦焊接试验,研究了搅拌摩擦焊工艺参数对接头组织和力学性能的影响.结果表明:焊接接头具有良好的力学性能,在搅拌头转速为400r/min、焊接速度为100mm/min时,7022铝合金的搅拌摩擦焊接头抗拉强度和屈服强度分别达615MPa和533 MPa,均超过了母材;焊接接头的显微硬度略低于母材;断口形貌分析表明,7022铝合金搅拌摩擦焊接件拉伸断裂为韧性断裂.     

冷却条件对2519A铝合金搅拌摩擦焊焊缝性能的影响

采用搅拌摩擦焊焊接厚度为2.75 mm的2519A铝合金板材。分别研究在空气和水流中冷却对焊接性能和焊缝组织的影响。实验结果表明:在旋转速度为2 700 r/min,焊接速度为60 mm/min条件下,水冷焊接得到美观并无明显缺陷的接头,提高了接头强度,抗拉强度达到340 MPa;在水冷条件下,热影响区的范围变窄,热影响区平均硬度提高,焊核区晶粒粒度比空冷条件下的更加小,硬度几乎呈直线分布;而在空冷条件下,焊核区硬度呈先上升后下降趋势,变化明显,水冷焊核区平均硬度低于空冷条件下平均硬度,这是因为空冷焊接能够提高固溶度并促进随后的时效发生。     

6061-T6铝合金薄板的搅拌摩擦焊接

采用搅拌摩擦焊(FSW)技术对1mm厚6061-T6铝合金薄板进行了对接. 研究了焊接工艺参数的范围,实验测试了焊接接头的强度、硬度和延伸率,利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了接头的微观组织. 结果表明:对于1mm厚度6061-T6铝合金,FSW的最优工艺参数为旋转速度1800r·min-1,焊接速度1000mm·min-1;在此参数下,接头的硬度值达到母材的80%左右,抗拉强度达到母材的103%,延伸率达到母材的54%;接头的力学性能与微观结构相符.     

6005A合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能的研究

对6005A—T6铝合金FSW接头、母材以及MIG焊接头进行了疲劳性能试验对比研究。结果表明,FSW接头的抗拉强度约是母材抗拉强度的82．5％;MIG焊试样的抗拉强度约是母材抗拉强度的73．4％。当循环周次N〉10^7时,FSW试样的疲劳强度值接近于母材,约为母材疲劳强度值的93％,而MIG焊试样的疲劳强度值仅为母材的67％。FSW接头热影响区的断口疲劳区形貌为准解理和韧窝的组合形貌。准解理型穿晶扩展裂纹与FSW接头热影响区中原母材枝晶结构有关,断口扩展区形貌为韧窝状形貌。     

焊接速度对铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

以厚度3 mm的6061-T6铝合金板材搅拌摩擦焊对接接头为研究对象,建立热力耦合有限元模型,准确模拟了焊接过程的温度场分布及演变规律,采用光学显微观察、电子背散射衍射、显微硬度测量以及拉伸试验等表征方法,研究了焊接速度对焊接接头成形特性、显微组织和力学性能的影响机理.结果表明:接头焊核区在焊接过程中经历了完全动态再结晶,形成细小等轴晶;后退侧热影响区经历了动态回复,晶粒显著长大,晶界强化作用弱于焊核区晶粒;当焊接速度为300～800 mm/min时,接头焊缝成形良好,拉伸断裂均在焊缝后退侧热影响区,在焊接过程中受温度(400～480℃)影响显著,析出强化相溶解导致力学性能明显降低,在此焊接速度范围内,随速度的提高,接头强度增加,最高强度系数为80.86％(800 mm/min);当焊接速度进一步增加至1200 mm/min时,接头的焊接成形性变差,焊核区出现未焊合和隧道缺陷,接头拉伸试验时在焊核区发生断裂.     

半固态搅拌摩擦焊温度场分析及组织验证

为避免由材料流动不足而导致的焊接缺陷以及降低焊接过程中的作用力,提出了半固态搅拌摩擦焊. 本文以2024-T3铝合金为研究对象,进行了焊接过程中温度及显微组织分析. 温度的模拟及测量结果表明:当搅拌头的旋转速度为1600r·min-1、焊接速度为150mm/min时,稳态时焊核区的温度峰值达到了518℃,超过了焊材的固相线. 空冷条件下常规搅拌摩擦焊与水冷条件下的半固态搅拌摩擦焊焊核区的显微组织对比结果表明,利用搅拌头摩擦产热的方法可使搅拌区呈现液态金属母液中均匀悬浮着近似球形晶粒的半固态组织.      

2219铝合金搅拌摩擦焊接工艺研究

借助于有限元仿真软件ANSYS模拟仿真2219铝合金搅拌摩擦焊接过程,得到在焊接准稳态阶段不同时刻和位置处的温度情况,确立了温度场在时间和空间上的分布规律.结果表明,焊接的最高温度为525℃,低于铝合金熔点.在试验中采用仿真所使用的焊接工艺参数,得出的焊缝表面质量较好,没有出现背部间隙及未焊透缺陷.在整个试验过程中,试验测得的工件温度变化与仿真模拟的结果误差小于5%.在进行试件的力学性能试验中,试件的抗拉强度达到母材的74%,均高于其它的焊接方式.所采用的焊接工艺参数对实际焊接6mm厚的2219铝合金具有借鉴作用.     

大厚度紫铜搅拌摩擦焊接

采用搅拌摩擦焊接方法对厚度为30mm和50mm的T2紫铜板分别进行单面和双面焊接实验,并对焊缝的微观组织与力学性能进行了分析.结果表明:在一定的参数范围内,可获得表面成形美观、内部无缺陷且变形小的对接接头.30mm T2紫铜板单道焊焊后平均抗拉强度为177.2 MPa,达到母材的81.7%,断后平均伸长率为25.4%;焊缝横切面显微硬度分布波动较大,最低值位于前进侧热影响区底部,说明了此处位置是焊缝薄弱环节.     

钇对2519铝合金铸态组织的影响

采用X射线、光学显微镜及扫描电镜等研究质量分数为0～0.3%的钇对2519铝合金铸态组织的影响.研究结果表明:添加0.1%的钇后2519铝合金的铸态组织明显细化,铸态晶粒尺寸由100μm减少到70μm;但当钇含量超过0.1%时,合金的铸态组织随着钇含量的增加又逐渐粗化;当钇含量为0.3%时,合金铸态晶粒尺寸达200μm左右;钇加入2519铝合金中主要形成Al6Cu6Y稀土化合物并沿晶界分布;钇改变了合金铸态中第二相的形貌及大小,加入适量的钇(0.1%)对2519铝合金铸态中的第二相具有球化和细化作用.     

下扎深度对AZ91镁合金回填式搅拌摩擦点焊接头组织和断裂行为的影响

We used refill friction stir spot welding (RFSSW) to join 2-mm-thick AZ91D-H24 magnesium alloy sheets, and we investigated in detail the effect of tool plunge depth on the microstructure and fracture behavior of the joints. A sound joint surface can be obtained using plunge depths of 2.0 and 2.5 mm. Plunge depth was found to significantly affect the height of the hook, with greater plunge depths corresponding to more severe upward bending of the hook, which compromised the tensile-shear properties of the joints. The hardness reached a minimum at the thermo-mechanically affected zone due to the precipitation phases of this zone as it dissolved into the α-matrix during the welding process. The fracture modes of RFSSW joints can be divided into three types: shear fracture, plug fracture, and shear–plug fracture. Of these, the joint with a shear–plug fracture exhibited the best tensile-shear load of 6400 N.     

2519铝合金的低温拉伸力学性能

利用拉伸测试、扫描电镜与透射电镜等手段，研究室温和液氮温度下2519铝合金板材的拉伸力学性能。研究结果表明：当变形温度由293K降至77K时，合金纵向抗拉强度由493．64MPa升至607．35MPa，提高了23．1％，屈服强度由454．83MPa上升到516．53MPa，提高了13．7％；合金低温横向抗拉强度与屈服强度分别提高了23．6％和20．0％。低温变形时合金横向、纵向伸长率均稍有提高。这是由于在低温变形过程中平面滑移受抑制，加工硬化指数增加，变形均匀性增强，导致材料的强度增加，塑性提高。     

多道次摩擦搅拌处理和镁添加对Al 1050合金的微观结构和拉伸性能的影响

研究了多道次搅拌摩擦加工 (FSP) 和镁粉添加对 Al 1050 合金不同微观结构部分的影响,包括搅拌区 (SZ)、热影响区 (HAZ) 和热机械影响区 (TMAZ)等。对微观结构分析结果表明,随着 FSP 道次的增加,非复合样品和复合样品中 SZ 的晶粒尺寸减小,而非复合样品中 TMAZ 和 HAZ 的晶粒尺寸增加。此外,镁粉的加入导致了大程度的晶粒细化,增加 FSP 道次的数量导致原位复合样品中 Al–Mg 金属间化合物的分布更均匀。拉伸试验结果表明,与母材和复合材料样品相比,经过四道 FSP 的非复合材料样品表现出更高的伸长率和韧性断裂。然而,与母材和非复合样品相比,该样品表现出脆性断裂和更高的拉伸强度。与经过 FSP 的母材和非复合材料样品相比,复合材料样品的制造显着提高了硬度。     

Microstructure,mechanical properties and formability of friction stir welded dissimilar materials of IF-steel and 6061 Al alloy

AA 6061 alloy and interstitial-free(IF)steel plates were joined by the friction stir welding(FSW)method,and the microstructure,mechanical properties,and biaxial stretch formability of the friction stir welded(FSWed)parts were investigated.The results indicate that the FSWed parts showed optimum tensile strength during FSW with the 0.4-mm offset position of the tool.The Fe4Al13 intermetallic compound formed in the defect-free intersection of AA 6061 and IF-steel plates during FSW.The hardness of the IF-steel part of the FSWed region increased almost 90%relative to its initial hardness of HV0.2 105.The tensile and yield strengths of FSWed regions were approximately 170 MPa and 145 MPa,respectively.According to the formability tests,the Erichsen Index(EI)of the IF-steel,AA 6061,and the FSWed samples were determined to be 2.9 mm,1.9 mm,and 2.1 mm,respectively.The EI of the FSWed sample was almost the same as that of the AA 6061 alloy.However,it decreased compared with that of the IF-steel.The force at EI(FEI)was approximately 1180 N for the FSWed condition.This value is approximately 70%higher than that of AA 6061 alloy.     

Effects of different friction stir welding conditions on the microstructure and mechanical properties of copper plates

Friction stir welding is a new and innovative welding method used to fuse materials. In this welding method, the heat generated by friction and plastic flow causes significant changes in the microstructure of the material, which leads to local changes in the mechanical properties of the weld. In this study, the effects of various welding parameters such as the rotational and traverse speeds of the tool on the microstructural and mechanical properties of copper plates were investigated; additionally, Charpy tests were performed on copper plates for the first time. Also, the effect of the number of welding passes on the aforementioned properties has not been investigated in previous studies. The results indicated that better welds with superior properties are produced when less heat is transferred to the workpiece during the welding process. It was also found that although the properties of the stir zone improved with an increasing number of weld passes, the properties of its weakest zone, the heat-affected zone, deteriorated.     

LF21铝合金薄板搅拌摩擦焊组织与性能

采用搅拌摩擦焊方法对厚度为1.4 mm的LF21铝合金薄板进行单道对接焊实验。实验结果表明:在旋转速度为1 500 r/min,焊接速度为100~180 mm/min时,均可获得较好的焊接性能,焊缝的抗拉强度在125~134 MPa之间,焊接强度系数为基材强度的78%~83%,说明该铝合金薄板采用搅拌摩擦焊方法的焊接适应性好。硬度测试结果表明焊缝发生了软化,其软化区宽度约为25 mm。在焊接热循环的作用下,锰在焊缝区沿轧制方向析出并聚集成较粗大的脆性MnAl6化合物,降低了焊缝的抗拉强度。     

冷轧预变形对2519A铝合金时效析出的影响

采用拉伸性能测试,差示扫描量热法,透射电镜等手段研究不同冷轧预变形量对2519A铝合金时效析出相与力学性能的影响。研究结果表明:淬火后大的冷轧预变形抑制共格相析出,促进半共格相析出;当预变形量从7%增加到40%时,合金峰时效态强度先下降后升高,塑性先下降后略有提高;当预变形为15%~30%时,合金强度下降,这主要由θ′相析出不均匀所致。     

Al-Li合金搅拌摩擦焊技术的研究进展

Al-Li合金因其低密度、高比强度、高比刚度等优点,在航空航天领域得到了广泛的应用。作为新型的固态焊接技术,搅拌摩擦焊（friction stir welding,FSW）技术为Al-Li合金的工业化应用带来了新的发展前景。综述了近年来主要Al-Li合金（包括Al-Li-Cu、Al-Cu-Li、Al-Mg-Li）FSW技术的大致研究进展,总结了FSW工艺参数及后热处理工艺参数对焊接接头显微组织及力学性能的影响规律,并展望了未来的发展方向。