6061-T6铝合金搅拌摩擦点焊接头微观组织与力学性能研究

对8 mm厚三层搭接结构的6061-T6铝合金进行搅拌摩擦点焊试验,并对对点焊接头的显微组织和力学性能进行研究。结果表明,接头微观形貌分为搅拌区、热力影响区、热影响区及母材区。当下压深度从7.0 mm增至8.2mm时,上层结合界面的完全结合区宽度从2.1 mm增至3.1 mm,下层结合界面的完全结合区宽度从2.0 mm增至3.0mm。接头硬度最低值在热影响区和热机影响区的交界处,搅拌区的平均硬度值随下压深度的增加而增大,最大值为73.4 HV。拉剪载荷与下压深度呈正相关的关系,随着下压深度从7.0 mm增至8.2 mm,拉剪载荷从8937 N增至16284N。在两个接合面处均发生断裂,断裂形式为剪切塞型混合断裂。     

回填搅拌摩擦点焊和传统搅拌摩擦点焊AA6061-T6接头的微观结构和力学性能的比较

在搅拌摩擦点焊过程中,通过添加填充板来改善摩擦成形过程,这种新工艺被称为回填搅拌摩擦点焊。分别采用回填搅拌摩擦点焊和传统的搅拌摩擦点焊工艺焊接AA6061-T6搭接焊样品,研究搅拌头的旋转速度对接头的力学性能和金相组织的影响。在不同的旋转速度下,回填搅拌摩擦点焊接头的静态剪切强度都比传统搅拌摩擦点焊接头的好。这归因于在回填搅拌摩擦点焊时,添加了填充板从而有更多的材料来填充孔洞,消除了形成的孔洞缺陷,从而使点焊焊核区的有效截面积增加。借助扫描电镜观察讨论了材料的失效机制,分析了断裂表面形貌。2种焊接接头的硬度曲线都呈W形,最小的硬度出现在热影响区。     

搅拌头停留时间对2524铝合金FSSW焊接头组织与性能的影响

对2524铝合金薄板进行直插式搭接FSSW(搅拌摩擦点焊)试验,探究搅拌头停留时间对接头的成型、组织状态与力学性能的影响。结果表明:随着搅拌头停留时间增加,焊核区宽度显著增大;接头显微硬度从焊核区到母材区逐渐降低;焊核区硬度随停留时间增加逐渐减小。在剪切拉伸试验中,接头最大剪切载荷随停留时间的增加先增大后减小,在16 s时达到最大值4246N。接头存在三种断裂模式:在4 s时平行于搭接面断裂;在8 s～12 s时剪切断裂;在16 s～20 s时剪切断裂并撕裂焊点上表面。接头断口存在大量韧窝,韧窝底部有细小弥散分布的第二相粒子,部分区域存在解理面,接头为韧-脆混合型断裂。     

回填时间对RFSSW接头断裂行为的影响

为研究回填时间对回填式搅拌摩擦点焊接头断裂模式和断裂机理的影响,对上下板厚度分别为1.5 mm和2 mm的LY12铝合金板材进行了点焊试验,并对焊后接头进行拉剪试验.结果表明,当回填时间较短时,套筒作用区与热力影响区间界面上的原子扩散效果差,甚至在近表面附近出现开裂,导致接头的剪切-塞型断裂.当回填时间足够长时,焊接接头的断裂模式转化为剪切断裂,裂纹主要沿着上下板搭接面扩展.同时,显微结构、硬度与断口形貌的试验结果验证了文中对断裂机制的解释.     

异种厚度6061铝合金板搅拌摩擦点焊接头组织和力学性能研究

采用搅拌摩擦点焊工艺对异种厚度的6061铝合金板进行焊接,并采用金相显微镜、显微硬度计、透射电镜和万能拉伸试验机等设备对搅拌摩擦点焊接头的微观组织和力学性能进行测试分析。结果表明,搅拌摩擦点焊工艺可以实现6061铝合金的可靠连接,焊点表面平整光滑,无明显缺陷生成。点焊接头由母材区、搅拌区、热影响区和热机械影响区四个区域组成,其中搅拌区晶粒细小,热影响区晶粒出现了粗化,热机械影响区晶粒发生了变形。随着搅拌头压入深度的增大,接头拉剪性能和剥离性能均增大,其最大值分别为4125、1796 N,当压入深度继续增大,接头软化严重,接头力学性能下降。     

异种材料填充式搅拌摩擦点焊研究

介绍了填充式搅拌摩擦点焊技术发展现状及国内外工程化应用现状,对异种材料铝和钢的填充式搅拌摩擦点焊性能进行探索研究,对高强点焊搅拌工具进行了研究。以铝合金中6061-T6和不锈钢中0Cr18Ni9Ti为研究对象,对2 mm试件进行填充式搅拌摩擦点焊连接,对点焊接头进行了显微组织、抗剪切性能等测试。试验结果表明,点焊接头性能较好,为后续工程化应用奠定了基础。     

2A12T4/6061T6异种铝合金搅拌摩擦焊接接头性能分析

为满足异种铝合金结构件焊接需求，对10 mm厚的2A12T4/6061T6异种铝合金板进行了搅拌摩擦焊接试验，分析了不同工艺参数焊接接头的微观组织和性能。结果表明：焊接接头焊核区与热机械影响区分界在前进侧明显，而在返回侧不明显；除搅拌头旋转速度为700 r/min、前进速度为300 mm/min的焊接试样外，其余试样的拉伸断裂均发生在6061T6铝合金侧的热影响区，拉伸断裂均呈韧性断裂；焊核区的硬度比热影响区的硬度大，但比母材的硬度小，2A12T4铝合金侧的硬度明显高于6061T6铝合金侧的硬度。当搅拌头旋转速度为600 r/min、焊接速度为300 mm/min时，焊接接头的抗拉强度最高，为249 MPa。     

AZ31镁合金搅拌摩擦胶接点焊接头组织和性能研究

提出搅拌摩擦胶接点焊(Bongding-FSSW)连接方法,并研究AZ31镁合金搅拌摩擦胶接点焊接头的组织和性能。结果表明,用密封胶进行胶接点焊,接头的抗拉伸剪切能力与FSSW接头相当,胶黏剂对搅拌摩擦点焊焊核的力学性能影响较小;使用高强粘结剂进行搅拌摩擦胶接点焊,接头的抗拉伸剪切性能明显优于单一的搅拌摩擦点焊、胶接接头的抗拉伸剪切性能;焊核区形成细小、均匀的等轴晶粒,而热机影响区和热影响区形成较为粗大的晶粒,且晶粒大小不均匀。     

AZ31镁合金无针搅拌摩擦点焊接头的显微组织与性能（英文）

采用无针搅拌摩擦点焊工艺,在没有加中间层锌的条件下,对厚度为1.8mm的AZ31镁合金搭接接头进行焊接。采用不同的搅拌头旋转速度与停留时间,研究工艺参数对接头显微组织和力学性能的影响。AZ31镁合金的无针搅拌摩擦点焊接头的显微组织可以分为搅拌区、热力影响区和热影响区。随着转速和停留时间的增加,搅拌区深度逐渐增大,钩状缺陷从两块板的界面处延伸至上板表面,接头的拉剪强度以及断裂模式(界面剪切和拔出断裂)均与钩状缺陷的形式密切相关。当搅拌头转速为1180 r/min、停留时间为9 s时,接头的拉剪强度达到最大值,为4.22 kN。上薄板显微硬度值及其波动明显高于下薄板的。     

5A06铝合金非填充式搅拌摩擦点焊显微组织及力学性能分析

对5A06铝合金进行了非填充式搅拌摩擦点焊连接,对接头进行了显微组织、显微硬度、剪切拉伸和十字拉伸测试。研究结果表明,接头显微组织可分为搅拌区、热机影响区、热影响区及母材,在搅拌区内形成了极为细小的等轴晶;上下板的硬度变化趋势基本一致,搅拌区的硬度高于其它三个区;焊点的抗剪性能和正拉性能随搅拌工具的转速呈增大的趋势,当搅拌工具转速为2 000 r/min、停留时间为5 s、搅拌针压入深度为2.4 min时,抗剪载荷达到最大值4 270 N,塑性位移为0.966 6 mm,正拉载荷为1 646 N。由此可以看出,转速对于提高点焊接头性能起到决定性作用。     

无匙孔搅拌摩擦点焊组织及剥离性能研究

针对2 mm的6082-T6铝合金薄板以搭接的方式进行无匙孔搅拌摩擦点焊,研究了工艺参数对剥离性能的影响规律,观察分析接头的金相组织和断口,并对接头进行了显微硬度的测试。通过正交工艺试验来确定无匙孔搅拌摩擦点焊十字搭接接头的最优工艺参数,研究结果表明:焊接接头的横截面宏观形貌呈瓢状,从焊接接头中心到母材,其金相显微组织可分为搅拌区、轴肩区和母材区;点焊接头的抗剥离载荷在最优工艺参数下可达5.24 kN;断口的断裂形式为韧性断裂。     

Al-Mg合金填充式搅拌摩擦点焊性能

为了确定Al-Mg铝合金填充式搅拌摩擦点焊性能,以Al-Mg铝合金中2 mm的5A06为研究对象,对填充式搅拌摩擦点焊接头进行了剪切拉伸、十字形拉伸、显微组织和疲劳性能等测试,并建立了焊点组织区模型.结果表明,接头显微组织可以分为焊核区、热影响区、热力影响区和母材区部分;旋转频率为2000 r/min时,剪切载荷均值7865 MPa,十字形拉伸载荷均值3480 N;通过SEM和OM分析,点焊接头疲劳裂纹均起始于上下板结合面的焊点边缘,该区域的环沟槽、孔洞及包铝层等缺陷和应力集中是造成疲劳破坏的主要原因.     

LY12铝合金摩擦点焊接头组织及性能

采用摩擦点焊对厚度为2mm的LY12铝合金进行焊接实验,分析接头的显微组织及力学性能。根据焊点接头的组织特征可将其分为塑性区、动态静止层、热影响区和母材。结果表明：塑性区和动态静止层的晶粒在热和力作用下发生动态再结晶形成细小的等轴晶,热影响区的晶粒在摩擦热作用下长大变粗;搅拌头旋转速度为2500r／min,焊接时间为12s时,可以获得力学性能较好的焊点,焊点的剪切强度达到9．24kN：焊点的剪切强度随搅拌头旋转速度的增大而增大,随焊接时间的延长先增大后减小：塑性区的显微硬度较高,但略小于母材,接头显微硬度的最小值分布在热影响区：焊点热输入量较多时,接头为Ⅰ型断裂,焊点的剪切强度较高：焊点热输入量较少时,接头为Ⅱ型断裂,焊点的强度较低。     

搅拌摩擦点焊下压量对界面畸变的影响

通过采用针对同种铝合金点焊接头界面的铜箔示踪方法,对2 mm厚6061-T6铝板进行搅拌摩擦点焊工艺优化试验,设定点焊界面畸变几何特征参量,重点研究在不同轴肩下压量的条件下,接头界面畸变形貌特征的演变规律及其对接头力学性能的影响.结果表明,相较于其它焊接工艺变量而言,搅拌头轴肩下压量的变化对接头界面畸变形貌的影响最为明显;增加轴肩下压量可基本消除点焊接头界面翘曲,并能够拓宽有效连接区域,提高接头抗剪切性能.     

铝/钢无匙孔搅拌摩擦点焊焊接性分析

采用自行设计的无匙孔搅拌摩擦点焊方法对6061铝合金和DP600镀锌钢进行点焊(钢上铝下),利用扫描电镜、能谱仪及拉伸试验对接头的微观组织和力学性能进行研究.结果表明,搅拌头旋转频率为1200 r/min、预热时间为6 s和搅拌针长度为3.2 mm时,接头抗剪载荷可达11.2 kN.接头表面平整美观无匙孔;接头由搅拌区和扩散区组成,搅拌区内钢以弯钩状分布嵌入铝基体,形成牢固的机械连接;扩散区内铝和钢依靠界面上的金属间化合物连接,连接方式为冶金结合.接头断裂位置为扩散区化合物层与铝基体界面处,断口呈河流状的解理台阶,属于脆性断裂.     

AZ31镁合金/6061铝合金点焊接头的组织及力学性能

对AZ31镁合金与6061铝合金进行了电阻点焊,利用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析（XRD）研究了点焊接头的组织及力学性能。结果表明：AZ31镁合金与6061铝合金异种金属点焊接头冶金结合良好,焊接界面清晰,无明显缝隙。熔合区组织由边缘柱状晶区和中心树枝晶组成,主要含有镁和铝两种元素,且镁元素含量远高于铝元素。接头镁侧断面由大量α-Mg和少量β-Mg17Al12组成,呈混合型断裂特征;铝侧断口由Mg、Al和β-Mg17Al12组成,呈解理断裂。随焊接电流增大,点焊接头最大剪切应力增加。     

转速对2060铝锂合金RFSSW接头成形及拉剪性能的影响

以2060铝锂合金为研究对象，进行了回填式搅拌摩擦点焊试验，研究了不同转速下接头内部成形及其与拉伸性能的关系. 结果表明，点焊接头在不同转速下出现了未完全回填缺陷、孔洞缺陷及向下弯曲的钩状结构. 未完全回填缺陷与孔洞缺陷在低转速与高转速下易出现，钩状结构向下弯曲且随转速的增加其高度先增加再减小. 拉剪载荷随转速的提高先增加再降低；在转速为2 200 r/min时，接头拉剪载荷达到9 800 N. 拉剪试样的断裂方式均为剪切断裂，断裂位置可分为三类:沿搭接界面断裂、沿套筒作用区底部断裂及沿包含两者的混合断裂.     

LF6铝合金搅拌摩擦点焊

搅拌摩擦点焊(FSSJ)是近年来发明的新的点焊方法,具有接头强度高、能耗低和设备简单等优点,在汽车行业焊接轻质合金如铝合金、镁合金等具有很好的应用前景.采用自行设计的搅拌头对1 mm 1 mm的LF6铝合金进行了搅拌摩擦焊试验研究.试验结果表明,接头剪切强度约是电阻点焊的1.56倍.接头可以分为搅拌区和热影响区,搅拌区的材料受到搅拌头的作用发生圆周运动和轴向运动,形成细小的再结晶晶粒,强度高、塑性好.     

搅拌头停留时间对6082铝合金搅拌摩擦点焊接头组织和力学性能的影响

采用光学显微技术、显微硬度和拉伸测试,研究了不同搅拌头停留时间对6082铝合金搅拌摩擦点焊接头显微组织和力学性能的影响。结果表明,接头由搅拌区、热机影响区、热影响区和母材区组成。搅拌区形成了细小的再结晶等轴晶粒,并且在其附近形成"Hook"区。搅拌区硬度和接头断裂载荷随着搅拌头停留时间的延长而不断增大,但趋势逐渐变缓。在搅拌头旋转速度为1 400 r/min,停留时间为20 s时,接头断裂载荷达到最大值,为3.56 kN。点焊接头在拉伸测试过程中的失效方式是韧-脆混合型断裂。     

2A12铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头的组织及性能

试验研究了2A12铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头的微观组织及力学性能。结果表明:由于焊接不同区域经历不同的焊接热循环与机械搅拌作用,造成焊接区微观组织的不均匀分布。热影响区组织发生长大并且变暗;热机影响区晶粒被拉长变形,组织不均匀;焊核区发生动态再结晶形成细小等轴晶。焊点的剪切拉伸力学性能较好,达9.193k N,韧性断裂特征明显,韧窝呈抛物线状。