铜合金与不锈钢搅拌摩擦焊搭接接头组织与性能

采用搅拌摩擦搭接焊对铜合金与不锈钢异种金属进行焊接,得到外观良好、无内部缺陷的搭接接头. 利用金相、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射及硬度计等研究了铜–钢搭接焊接头显微组织,分析了接头的物相成分,测试了接头的显微硬度. 结果表明,不锈钢与铜在焊合区形成了“洋葱环”结构,此结构在焊核区的前进侧较后退侧更为均匀;在接头的前进侧、后退侧和底部有明显的热力影响区;在条状结构中形成了新的金属间化合物NiCu₄,这使焊核区不锈钢–铜界面的硬度值明显增大;接头焊核区的硬度值明显高于基体,且焊核区前进侧的硬度值较后退侧更高.     

异种高强铝合金搅拌摩擦焊搭接接头的缺陷和拉伸性能

采用搅拌摩擦焊对5 mm厚2024/7075异种高强铝合金进行上下板交换位置的搭接焊试验,分析接头的缺陷特征和拉伸性能。结果表明:材料位置和焊接速度对缺陷和拉伸性能有较大影响。当2024铝合金为上板时,接头中存在大面积孔洞缺陷,焊缝表面粗糙,尤其在300 mm/min焊速下存在较严重的起皮缺陷;钩状缺陷为搭接接头的典型缺陷,低焊速(50和150 mm/min)下钩状缺陷向上扩展距离较大,7075铝合金为上板时高焊速(225和300 mm/min)下后退侧钩状缺陷水平向焊核区扩展距离较大;在低焊速下,7075铝合金为上板的接头强度较高;在高焊速下,2024铝合金为上板的接头强度较高;钩状缺陷严重减小接头的有效板厚和有效搭接宽度,是接头强度降低的主要因素,优化搅拌摩擦焊搭接工艺必须同时增大有效板厚和有效搭接宽度。     

薄板AA2024铝合金无针搅拌摩擦焊搭接工艺与接头性能

文中研究了2024薄板铝合金无针搅拌摩擦搭接接头形貌及力学性能,分析了工艺参数对接头成形与力学性能的影响.结果表明,工艺参数对接头成形及力学性能影响显著.接头中Hook缺陷对接头性能影响较大.当旋转速度一定时,焊接速度的增大使得焊核深度减小,Hook缺陷尖端趋于圆滑过渡,接头的拉剪强度随之增大.当焊接速度一定时,随着旋转速度的增大,焊核深度先增大后减小,Hook缺陷尖端上翘的严重程度先加重后减弱,拉剪强度先降低后增加.搭接接头上下两板的横向显微硬度曲线都近似"W"形分布,最低值出现在上板的热影响区.     

铝合金搅拌摩擦焊搭接焊的研究概述

对搅拌摩擦焊搭接接头特征、缺陷、接头的防腐蚀密封等方面的研究进展进行了综述,并指出搅拌摩擦焊搭接焊接在航空制造应用方面待解决的问题.     

影响铝合金搅拌摩擦焊搭接接头性能的因素

本文研究了搅拌摩擦焊搭接接头的界面形态和机械性能.连接了航天工业常用的板材铝合金2024-T3和7075-T6两种材料.通过观察接头横截面的金相和失效部位,发现所有接头都存在板间临界界面.因此,施加二次重复焊以消除板间临界界面.结果表明搅拌摩擦焊搭接接头在强度方面,具有取代其它类似电阻点焊和铆接等连接方法的潜能.     

异种铝合金搅拌摩擦焊搭接接头的显微组织与硬度研究

采用搅拌摩擦焊对异种铝合金6061-T6(上板)和A356-T6(下板)进行搭接焊,用体式和光学显微镜观察搭接接头的组织形貌,并测试其显微硬度.结果表明:在适当的工艺参数条件下,可以获得表面成形良好、内部无明显缺陷的搭接接头.在焊核区,两板间存在明显的界面,且位置较原位置整体上移,前进侧界面处呈锯齿状,界面由两种铝合金组织交替镶嵌而成,而后退侧界面则呈曲线状.两板均呈现典型的搅拌摩擦焊接头组织:焊核区由细小的等轴晶组成,而热影响区组织与母材相似,晶粒有细微粗化,热机影响区晶粒被拉长、弯曲,有明显的塑性流动.两板焊缝区显微硬度比各自母材均有不同程度的降低,且上板6061-T6降低幅度较大,焊后最大硬度约为母材的65%.     

双道焊对搅拌摩擦焊搭接界面及接头性能的影响

用搅拌针长度为3.6 mm的圆柱左螺纹和右螺纹搅拌头对3 mm厚的LY12（CZ）铝合金进行了搅拌摩擦焊搭接试验,研究了双道焊搭接界面的迁移及接头的性能.结果表明,搅拌头顺时针旋转,采用左螺纹搅拌头时,焊核两侧的搭接界面向上迁移;采用右螺纹搅拌头时,搭接界面向下迁移.单道焊时,由于受拉边总存在迁移界面,导致有效承载板厚...     

铝合金搅拌摩擦焊搭接接头工艺及组织性能研究

对铝合金3003进行一系列的搅拌摩擦搭接焊试验,并对焊接接头的工艺及组织性能进行了分析。试验结果表明:焊接接头可分为3个区域:焊核区、热机械影响区和热影响区,各区域的组织有明显的特征。当搅拌头的旋转速度为1120 r/min,焊接速度为50mm/min时,焊缝成型良好,当焊接工艺参数选择不恰当时,会产生飞边、沟槽、隧道型缺陷、钩状缺陷及波浪状曲线等缺陷。同时该旋转速度下各焊接速度所对应的抗拉强度普遍较高,基本可以达到母材抗拉强度的75%以上。在搭接焊核区硬度较高,有的甚至超过母材,在上板前进侧的热影响区硬度达到最低值。     

铝合金搭接接头搅拌摩擦焊工艺研究

对LF2铝合金薄板，在摩擦搅拌焊焊机上进行了大量的搭接焊试验，通过对搭接接头成型时的特点及规律进行分析，总结了搭接焊过程中摩擦头转速、焊速等工艺参数对搭接焊缝质量的影响，确定了最佳焊接规范。结果表明，焊核区由平均尺寸6μm的晶粒组成，并且已无上下板的界面痕迹；因其晶粒度远小于母材，故拉伸断口均出现在接头的热影响区内；当摩擦头转速1100r／min，焊速在80～255mm／mm大范围内焊接时，接头质量均较高，焊速100mm／min时，接头剪切强度最大，可达到母材剪切强度的75％以上。     

树脂基复合材料/铝合金搅拌摩擦焊搭接接头成形及性能研究

用搅拌摩擦焊方法对树脂基复合材料与铝合金进行了搭接试验,研究了轴肩下压量对接头成形及力学性能的影响。结果表明:利用搅拌摩擦焊方法可以实现这两种材料的搭接,其界面结合机制为机械结合;轴肩下压量对接头成形和性能具有重要的影响,采用合适的轴肩下压量可形成成形良好、无宏观缺陷的焊接接头;SEM观察表明,接头界面存在的微裂纹可能是接头力学性能不太理想的主要原因。     

根部螺纹搅拌针对搭接接头钩状缺陷和性能的影响

选用3 mm厚的7075–T6铝合金为研究对象,研究了根部带有螺纹的搅拌针对搅拌摩擦焊搭接接头钩状缺陷及拉剪载荷的影响. 结果表明,搅拌针上的螺纹可明显改变焊接过程中的材料流动;塑性材料在搭接面上部集中,挤压搭接界面,焊后搭接接头的钩状缺陷向下弯曲;搭接面处焊核区的宽度较搅拌针的直径明显增大. 因搅拌针端部无螺纹,焊接速度较大时接头底部会由于材料无法及时填充而产生孔洞缺陷. 随着搅拌头焊接速度的升高,搭接接头的拉剪载荷先上升后下降,最高载荷在焊接速度为40 mm/min时取得,为23.333 kN.     

半螺纹搅拌针对2024铝合金搅拌摩擦搭接焊力学性能影响

作为影响搅拌摩擦焊（FSW）过程中塑性材料上下流动的重要因素,搅拌针螺纹形貌同样对搅拌摩擦搭接焊（FSLW）的材料流动和力学性能有着重要影响.为研究半螺纹搅拌针对FSLW接头显微组织和力学性能的影响,文中将全螺纹搅拌针和半螺纹搅拌针用于包铝2024铝合金FSLW试验,并对不同搅拌针作用下的FSLW接头的横截面形貌、剪切拉伸载荷、断裂位置等方面进行分析对比.结果表明,半螺纹搅拌针会使钩状缺陷向下弯曲,从而使FSLW接头具有较大的有效板材厚度以及搭接宽度.断裂模式同为剪切断裂,但半螺纹搅拌针作用下的FSLW接头拥有更大的拉断载荷.     

Effect of pin rotating speed on lap shear strength of stationary shoulder friction stir lap welded 6005A-T6 aluminum alloy

Stationary shoulder friction stir lap welding (SSFSLW) was successfully used to weld 6005A-T6 aluminum alloy in this paper.Effect of pin rotating speed on cross section morphologies and lap shear strength of the SSFSLW joints were mainly discussed.Results show that joints without flash and shoulder marks can be obtained by the stationary shoulder.Cross section of the SSFSLW joint presents a basin-like morphology and little material loss.By increasing the rotating speed from 1 000 rpm to 1 600 rpm,both effective sheet thickness and lap width increase,while lap shear failure load firstly decreases and then increases.The maximum failure load of 14.05 kN is attained when 1 000 rpm is used.All SSFSLW joints present shear fracture mode.     

Microstructure and mechanical properties of friction stir welded thin sheets of 2024-T4 aluminum alloy

Friction stir welding （FSW） is a new and promising welding processing that can produce low-cost and high-quality joints of aluminum alloys. 1 mm thick sheets of 2024-T4 aluminum alloys which are always used as building and decorating materials were welded by FSW. The microstructure and mechanical properties of fiiction stir welded 1 mm thick sheets of 2024-T4 aluminum alloy were studied. It was found that the thinner the 2024 aluminum alloy, the larger the FSW technological parameters field. The grains size of weld nugget zone （WNZ） is approximately 10 times smaller than that of the parent material, but the second phase in the material is not refined apparently in the welding. The FS welded joints have about 40% higher yield strength than the parent material, but the elongation of FS welded joints is under about 50% of the parent material. The electron backscattered diffraction （EBSD） results show that there are much more low angle boundaries （LAB） in WNZ than that in parent material, which indicates that FSW causes a number of sub-grain structures in WNZ, and this is also the reason of the increase of yield strength and Vickers hardness of the welded joint.     

2219铝合金双主轴回抽式搅拌摩擦焊接头组织与力学性能分析

采用双主轴回抽式搅拌摩擦焊对2219铝合金板进行了焊接,分析了接头的微观组织和力学性能,探讨了搅拌针回抽速度对接头力学性能的影响.结果表明,焊缝平稳段上层试样断裂于前进侧热力影响区,靠近热影响区;平稳段下层试样断裂于焊缝中心的搅拌针端部搅动区;而回抽段焊缝断裂于后退侧热影响区,靠近热力影响区.焊接接头抗拉强度达到母材的70％,断后伸长率为80％以上;当回抽速度为6 mm/min时,断后伸长率最高.硬度最低值位于热力影响区和热影响区交界处.     

铝合金T形接头静止轴肩搅拌摩擦焊接及组织性能分析

成功实现了2219C10S铝合金T形接头的静止轴肩搅拌摩擦焊接,焊缝表面光滑平整,无明显减薄.从基板背部进行的超声相控阵检测结果表明,基板与肋板对合面全部焊透,接头内部无超标缺陷.接头横截面宏观金相可以观察到2个以肋板中心线对称分布的焊缝轮廓,单侧焊缝轮廓均超过了肋板中心线.接头横截面显微硬度分布趋势呈独特的“U”形,焊核区显微硬度最低.T形接头两个方向的拉伸试样起裂点位于“拉伸方向板材与接头R₁圆角的相切处”,但拉断试样断裂面的横穿区域存在较大差异,这也是沿肋板方向的抗拉强度比沿基板方向低20 MPa的主要原因.     

转速对6061-T6铝合金搅拌摩擦搭接焊接头力学性能的影响(英文)

采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),研究转速对厚度为5 mm的6061-T6铝合金搅拌摩擦搭接焊接头的宏观和微观组织、硬度、搭接头剪切性能和失效模式的影响。结果表明:在最低的转速度下,上模板和下模板具有十分相似的硬度分布。采用EDX分析发现,焊核区的断裂面中含有Fe的化合物。     

Interface shape and microstructure controlled dissimilar friction stir lap welded steels

Abstract

When fusion welding is conducted on the dissimilar materials between a reduced activation ferritic/martensitic steel F82H steel and an austenite stainless steel SUS 316 steel, δ ferrite is generally formed and inevitably deteriorates the weld properties. In this study, dissimilar welding of F82H to SUS 316 steel was successfully achieved by friction stir lap welding technique. It revealed that the shape and microstructure of the joint interface can be controlled by controlling the welding temperature, in another word, by changing the applied load. By controlling the welding temperature at ～710°C, a sound dissimilar joint can be obtained with a smooth joint interface and no mixed microstructure, despite the relative overlapping position of the steel plates. All the dissimilar joints showed high shear tensile strength and fracture in the base metal of F82H steel plate, which has lower strength than the SUS 316 steel plate at room temperature.     

工艺参数对铝锂合金搅拌摩擦焊搭接接头力学性能的影响

通过对铝锂合金搅拌摩擦焊搭接接头组织与力学性能测试,分析了不同焊接工艺参数对搭接接头拉伸性能的影响.结果表明,搅拌针的长度对接头性能影响最大,搅拌针长度从2.8 mm变为2.5 mm时,所有接头强度和塑性均有明显增加.旋转频率/焊接速度(η)对接头性能也有影响,随着η小幅度增加,接头的强度和塑性都有一定提高.在旋转频率为800 r/min、焊接速度为200 mm/min(η=4)条件下,接头的强塑性最佳,抗拉强度达到467 MPa,为母材的94％,断后伸长率为3.18％.从断口形貌观察发现,拉伸试样从前进侧搭接界面的“钩状”位置起裂,沿热影响区扩展至母材发生断裂.     

Q235钢搅拌摩擦焊接头微观组织与力学性能分析

在焊接速度为100 mm/min和搅拌头转速为450 r/min的工艺参数下,采用钨铼合金搅拌头对3 mm厚Q235钢进行了搅拌摩擦焊试验,并对接头的微观组织及力学性能进行了研究. 结果表明,在该工艺参数下可以获得表面无缺陷、成形良好的焊缝. 焊后搅拌头表现出一定程度的磨损及氧化. 接头截面各区域承受不同的热力联合作用,经历了不同的组织转变过程,但均保持铁素体和珠光体组织. 接头显微硬度最大值位于焊核区. 接头拉伸断裂位置处于热影响区,拉伸断口呈韧性断裂特征.