2099铝锂合金搅拌摩擦焊接头的微观组织

通过显微硬度测试、金相观察、EBSD和透射电镜观察等手段研究T83态2099铝锂合金挤压型材搅拌摩擦焊(FSW)焊缝的微观组织和硬度分布。结果表明:基材呈部分再结晶组织,主要析出相为T1相和δ′相,存在{112}111铜型、S织构和立方织构。焊接区域的晶粒尺寸均小于基材,且该区域在焊接过程中基材的原有析出相发生溶解后重新析出细小的δ′相。焊缝区的硬度由于晶粒尺寸和析出相的变化整体下降,呈W型分布,热机械影响区的硬度最低。热机械影响区和热影响区分别以{112}110织构和{112}111铜型织构为主,且都存在较弱的{001}120再结晶织构。焊核区发生动态再结晶,存在大量旋转立方织构。     

微量钪对Al-Zn-Mg-Zr热轧板搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用硬度测试、室温拉伸性能测试、金相显微和透射电镜研究微量钪对Al-Zn-Mg-Zr热轧板搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响。结果表明:微量钪使Al-Zn-Mg-Zr合金母材的抗拉强度和屈服强度分别提高22MPa和42MPa,使焊接接头的抗拉强度和屈服强度分别提高19MPa和33MPa;焊核处硬度的提高来源于搅拌摩擦引起的细晶强化、固溶强化以及第二相的弥散强化,热影响区硬度的降低则是由于焊接热循环引起的析出相的粗化;微量钪使Al-Zn-Mg-Zr合金母材及焊接接头强度的提高的主要原因是细晶强化和Al3(Sc,Zr)粒子的析出强化。     

焊前固溶处理对铸态AZ91镁合金搅拌摩擦焊接接头组织和性能的影响

对AZ91镁合金进行了直接搅拌摩擦焊接及焊前预固溶搅拌摩擦焊接实验。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子探针(EPMA)和拉伸实验等分析了焊接接头的微观结构和力学性能。结果表明：直接搅拌摩擦焊接后接头搅拌区的微观结构由于晶粒细化和粗大第二相的破碎、溶解及再析出而得到改善，然而大量粗大的β相在焊缝后退侧过渡区连续性聚集，使得该β相与基体之间的界面成为裂纹萌生源。直接搅拌摩擦焊接头的拉伸强度及断后伸长率分为136.68 MPa和2.34%,对铸态AZ91镁合金在400℃固溶12 h后，其焊接接头的拉伸强度及断后伸长率分别为184.81 MPa和6.79%。尽管焊前预固溶搅拌摩擦焊接接头的搅拌区平均晶粒尺寸较直接焊接接头的稍大，但是微观结构较直接焊接更加均匀。说明预固溶处理能够显著改善焊缝区域第二相的分布，使镁合金变形协调性增加，显著提高了焊件的强度和塑性。     

2099铝锂合金搅拌摩擦焊接接头微观组织研究

通过显微硬度测试、金相观察、EBSD和透射电镜观察等手段研究T83态2099铝锂合金挤压型材FSW焊缝的微观组织和硬度分布。结果表明：焊缝区的硬度分布呈W型,热机械影响区的硬度最低。基材呈部分再结晶组织,主要析出相为T1相和δ′相,存在{112}<111>铜型、S织构和立方织构。焊接区域的晶粒尺寸均小于基材,且该区域在焊接过程中基材的原有析出相发生溶解后重新析出细小的δ′相。焊核区发生动态再结晶,存在大量旋转立方织构。热机械影响区和热影响区分别以{112}<110>织构和{112}<111>铜型织构为主,且都存在较弱的{001}<120>再结晶织构。     

铝合金薄板高转速搅拌摩擦焊接头组织与力学性能

采用高转速微型搅拌摩擦焊接工艺实现了0.8 mm厚6061-T6铝合金薄板对接。利用OM、SEM、TEM及EBSD等测试技术探讨了高转速对接头微观组织及力学性能的影响规律。结果表明,高转速焊接6061-T6薄板时,焊缝表面成型良好,焊缝各区域组织呈连续均匀过渡。与常规搅拌摩擦焊相比,高转速工艺下,焊缝区b-Mg2Si、S相(Al2Cu Mg)和Al8Fe2Si析出相数量增多,特别是长条状b-Mg_2Si数量增多,焊缝区显微硬度值明显提升;转速8000 r/min、焊速1500 mm/min条件下,接头最大抗拉强度高达301.8 MPa,是母材抗拉强度(351.7 MPa)的85.8%;转速对6061-T6铝合金超薄板高转速搅拌摩擦焊对接接头抗拉强度影响较小,接头断裂模式为脆性断裂为主的韧-脆混合断裂。     

焊接参数对AlCuLi合金搅拌摩擦焊接头微观结构和力学性能的影响

在不同的搅拌头转速及焊接速度下,对2 mm厚AlCuLi合金进行了搅拌摩擦焊接.结果表明,焊核区由细小等轴再结晶晶粒组成.随搅拌头转速增加,晶粒尺寸逐渐增加;随焊接速度增加,晶粒尺寸略有减小.TEM分析表明,焊核区的析出相大部分溶解,在随后的冷却过程中形成粗大的析出相,而在热影响区析出大量的粗大平衡相.在较低的焊接速度(80 mm/min)下,接头在热影响区的硬度最低点发生断裂,随搅拌头转速增加,接头强度逐渐升高,最高可达母材的87%,延伸率约为10%.而在较高的焊接速度(200 mm/min)下,搅拌头转速较低时,焊核区材料流动不充分,样品在焊核处发生断裂,强度较低,SEM分析表明,断口出现材料流动不充分导致的缺陷;随搅拌头转速增加,断口处缺陷明显减少,对强度影响不显著,接头强度可达母材的84%.     

焊后热处理对铝锂合金电子束焊接头组织与性能的影响

对2090铝锂合金电子束焊接头进行焊后热处理,热处理工艺为530℃固溶0.5h+190℃时效12h。结果发现,焊接接头的抗拉强度由焊态下的331MPa提高到热处理后的415MPa,焊后热处理使接头的强度大大提高。金相组织观察表明,铝锂合金电子束焊接头经过热处理后焊缝晶粒形貌由焊态下的等轴树枝晶转变成等轴晶,并且在晶粒内部和晶界处析出细小的强化相。XRD相结构分析显示接头焊缝中的强化相主要为δ′(Al3Li)、T1(Al2CuLi)、β′(Al3Zr)等。TEM观察证实,热处理后2090铝锂合金接头焊缝中析出了多量的球状δ′相和针状T1相。拉伸断口分析表明,铝锂合金电子束焊接头在焊态下为带韧窝的穿晶断裂,经过热处理后接头断裂模式转变为沿晶断裂。     

FGH98合金惯性摩擦焊接头显微组织与力学性能

采用惯性摩擦焊连接FGH98合金,研究了热处理对FGH98合金惯性摩擦焊接头显微组织以及力学性能的影响。结果表明,原始态焊接接头焊合区主要由γ 和 γ′ 两相组成,γ′相在焊接过程中发生了回溶,残余γ′相尺寸和数量均明显降低,经过热处理后,焊合区晶粒尺寸、残余γ′ 相的尺寸和数量未发生明显变化;原始态焊接接头的焊合区的硬度值最高,在焊合区的中心区域存在硬度降低的现象,热处理态焊接接头显微硬度整体分布相比原始态硬度值未发生较大变化;焊接接头室温拉伸的断裂位置在母材区,屈服强度大于1 130 MPa,达到母材的93%以上;抗拉强度大于1 616 MPa,达到母材的99%以上;750 ℃拉伸的断裂位置在焊缝区,屈服强度大于1 025 MPa,达到母材的99%以上;抗拉强度大于1 197 MPa,达到母材同等水平。 创新点：(1)采用惯性摩擦焊焊接FGH98镍基粉末高温合金,研究了热处理前后的焊接接头微观组织形貌。 (2)结合微观组织分析,对力学性能进行了研究。     

2195-T8铝锂合金板材摩擦搅拌焊接头组织与力学性能

采用圆柱状搅拌针及带螺纹圆柱状搅拌针,进行了5 mm厚度2195-T8铝锂合金板材的摩擦搅拌焊接,研究了旋转速度及焊接速度对接头拉伸性能的影响,并检测了接头组织。采用圆柱状搅拌针(旋转速度1000 r/min)进行焊接,当焊接速度不当时,产生贯穿焊缝的连续孔洞,导致接头强度较低。采用带螺纹圆柱状搅拌针进行焊接(焊接速度120 mm/min)时,可消除上述孔洞缺陷,且随旋转速度由700 r/min增加至1100 r/min,接头强度增加。焊核区晶粒发生再结晶,但晶粒尺寸分布不均匀;从焊核区顶部至底部,晶粒尺寸降低;紧邻热机影响区的焊核区晶粒尺寸小于中心焊核区。焊核区T1 (Al₂CuLi)相和q￠ (Al₂Cu)相完全溶解,而热机影响区所有q￠相及大部分T1相溶解。另外,在焊核心区形成较多位错。     

T6热处理对7075铝合金FSW接头蠕变性能的影响

采用光学显微镜(OM)、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及高温拉伸蠕变装置等研究了7075铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头经T6热处理后的显微组织、析出相以及蠕变性能。结果表明：经T6热处理后，7075铝合金搅拌摩擦焊接头焊核区细小的等轴晶发生长大，重新析出的η′相在数量、尺寸和分布状态均优于未热处理的接头；热处理后焊接头的稳态蠕变速率降低了至少1个数量级，蠕变寿命提高了2倍以上，蠕变机制由晶界扩散控制的位错滑移机制转变为自扩散控制的位错滑移机制。     

铝锂合金板材摩擦搅拌焊接头组织与力学性能（英文）

采用圆柱状搅拌针及带螺纹圆柱状搅拌针,进行了5mm厚度2195-T8铝锂合金板材的摩擦搅拌焊接,研究了旋转速度及焊接速度对接头拉伸性能的影响,并检测了接头组织。结果表明,采用圆柱状搅拌针(旋转速度1000r/min)进行焊接,当焊接速度不当时,产生贯穿焊缝的连续孔洞,导致接头强度较低。采用带螺纹圆柱状搅拌针进行焊接(焊接速度120mm/min)时,可消除上述孔洞缺陷,且随旋转速度由700r/min增加至1100r/min时,接头强度增大。焊核区晶粒发生再结晶,但晶粒尺寸分布不均匀。焊核区T1(Al_2CuLi)相和θ’(Al_2Cu)相完全溶解,而热机影响区所有θ’相及大部分T1相溶解。另外,在焊核心区形成较多位错。     

2195铝锂合金摩擦搅拌焊接头组织

采用圆柱形搅拌头和带螺纹搅拌头,制备2195-T8铝锂合金摩擦搅拌焊接头,研究搅拌头前进速度与旋转速度对接头孔洞缺陷的影响,分析接头的显微组织特征。结果表明:当圆柱形搅拌头旋转速度与前进速度比值不当时,在接头前进侧下部容易产生贯穿整个接头的隧道型缺陷(连续孔洞);采用带螺纹搅拌头可以消除接头的这种缺陷,有效提高接头抗拉强度。2195-T8铝锂合金基材中强化相包括T1相(Al_2CuLi)和θ′相(Al_2Cu);热机影响区所有θ′相及大部分T1相溶解;而焊核区T1相和θ′相均完全溶解,并在焊核区产生较多位错。热影响区和基材为沿轧制方向的板条状晶粒;热机影响区晶粒发生偏转和变形;焊核区晶粒均发生再结晶,但焊核区边缘近热机影响区再结晶晶粒尺寸较小,而中心焊核区再结晶晶粒长大。     

焊前热处理状态对SiC_p/Al-Cu-Mg复合材料搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能的影响

在工具转速800 r/min,焊接速度100 mm/min的工艺参数下,对6 mm厚的15%SiCp/2009Al(体积分数)板材在软态(固溶态)和硬态(自然时效态)下进行搅拌摩擦焊接,均获得致密无缺陷的接头.结果表明,样品原始状态对焊核区的晶粒尺寸、析出相(Al2Cu)分布和硬度均影响不大.2种样品的热影响区均存在2个低硬度区.靠近焊核区的低硬度区在焊接热循环过程中温度较高,2种样品均发生Al2Cu相的粗化,硬度值相同;但在远离焊核区的低硬度区,固溶态样品不发生固溶原子团簇回溶,该区域的硬度略高于自然时效态样品,并且位置更靠近焊核中心.2种接头横向拉伸时均断裂在靠近焊核的低硬度区,强度基本相同,可达母材强度的83%.这表明,固溶软态下进行15%SiCp/2009Al板材的搅拌摩擦焊接,可以取得常规时效硬态下焊接的效果,有助于扩大焊接工艺窗口,减少焊接工具磨损.     

焊接参数对7A04铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能的影响

采用不同的焊接参数对3 mm厚7A04铝合金板进行焊接,并对接头的组织、沉淀相、力学性能及断口形貌进行了分析. 结果表明,焊核区组织发生动态再结晶,形成细小的等轴晶粒,热影响区晶粒发生明显粗化. TEM分析结果显示,经搅拌摩擦焊后,焊核区部分沉淀相溶解. 焊核区晶粒尺寸随焊接速度增大而减小. 当焊接速度为120 mm/min,旋转速度为800 r/min时,接头强度达到最大值 454.2 MPa,为母材的95%,断后伸长率为3.97%,为母材的70%. 硬度测试显示搅拌摩擦焊接头发生软化,焊缝区域硬度低于母材,硬度值最低点出现在热影响区;拉伸断口形貌SEM图像表明接头断裂方式为韧性和脆性混合型断裂.     

转速对2024-T4铝合金水下搅拌摩擦焊接接头组织与性能的影响

采用水下搅拌摩擦焊接技术(Submerged friction stir welding,SFSW)对2024-T4铝合金板材进行连接,研究搅拌头转速对SFSW接头焊接温度场、焊核区析出相形貌以及接头力学性能的影响。结果表明:循环水冷介质具有明显的瞬时快冷作用;随着搅拌头转速从600 r/min增大到1 180 r/min,SFSW接头焊接温度场峰值由271.0℃增大到310.8℃;焊核区析出相在热循环作用下析出并长大。析出相的数量逐渐增多,尺寸增大;SFSW接头焊核区显微硬度平均值由117.5HV降低至99.2HV、抗拉强度和伸长率分别由403.3 MPa和3.24%降低至334.5 MPa和1.44%。     

焊接速度对高强铝合金搅拌摩擦焊接头组织及力学性能的影响

焊接速度对搅拌摩擦焊接头内焊核区、热机影响区和热影响区组织和晶界沉淀相均有较大的影响。随着焊接速度的提高,焊核区和热影响区内的晶粒尺寸和沉淀颗粒大小、分布密度变化均较大;热机影响区内组织的变形程度变化明显。组织和力学性能综合分析表明,控制焊接速度。获得优良的焊核区组织有利于提高接头的力学性能。性能测试结果表明,焊接速度v=37．5mm／min时,2Al2CZ铝合金接头强度达到最大值(331MPa)。     

2A97铝锂合金搅拌摩擦焊

文中采用不同搅拌摩擦焊接工艺参数对2A97铝锂合金的可焊性进行了研究.结果显示,接头抗拉强度和断后伸长率随搅拌头转速的提高而降低,随焊接速度的提高先增后减.在旋转频率为600 r/min,焊接速度200 mm/min时接头抗拉强度最高达到373 MPa,为母材的69%.FSW接头拉伸试验断口位置基本都发生在焊核(NZ)区.焊核区和热力影响区中沉淀相大部分溶解,只有少数存留,热力影响区沉淀相密度高于焊核区.     

5A06铝合金厚板搅拌摩擦焊工艺研究

利用正交试验法研究了搅拌摩擦焊工艺参数对20mm厚的5A06-H 112铝合金板接头组织和力学性能的影响.结果表明:焊接速度对接头抗拉强度影响最大,而搅拌头轴肩直径和旋转速度依次减小;采用最优组合参数焊接的试样其抗拉强度可达365MPa;由于搅拌摩擦焊焊缝中前进侧的熔合过渡区的界面变化急剧,因此断裂往往发生在该熔合过渡区;随着退火温度升高,焊核原本细小的等轴晶粒开始长大,并伴随着β(Mg2Al3)相从α(Al)基体中析出,虽然焊核的晶粒变得粗大,但焊缝的抗拉强度降低的幅度较小.     

一种2050铝锂合金薄板的微观组织与力学性能

通过力学性能测试和微观组织观察研究了不同热处理工艺对一种2050铝锂合金薄板力学性能和组织结构的影响。结果表明:2050铝锂合金主要强化析出相为T1相和θ′相,并可能存在少量S′相析出。在T6态(175℃)、T8态(6%预变形+155℃)时效时合金具有不同的时效析出特征;相比于T6态时效,由于时效前预变形的引入,T8态时效时合金中T1相和θ′相析出密度提高,尺寸减小,其对应的强度及延伸率均提高,T8峰时效(32 h)时σ_b、σ_(0.2)和δ分别为531MPa、488 MPa和11.4%。T8态时效(155℃/32 h)时,2%~10%预变形均可促进T1相形核,2%~6%预变形可促进θ′相形核,过大的预变形(如10%)并不能促进θ′相进一步形核,但可显著抑制θ′相长大。     

6061/AlSi12异种材料搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能

对异种材料6061铝合金和Al Si12合金进行搅拌摩擦焊接试验,探究了6061/AlSi12异种材料搅拌摩擦焊接接头的组织与不同焊接速度对力学性能影响。结果表明:经拌摩擦焊接后,焊核区域由于受到搅拌针强烈的搅拌作用和摩擦作用,受到较高温度的热循环,使得6061晶粒发生再结晶,晶粒细化,块状Si发生缩颈、熔断并粒化,弥散分布在基体上,从而提高接头强度;当焊接速度为400 mm/min时,接头的抗拉强度达到最大175.93 MPa,是6061母材的70%,是Al Si12母材的90%;接头焊缝断面的横向微观硬度分布呈现"阶跃"式,当焊接速度为200 mm/min时,焊核区域的硬度最大。