自然时效及人工时效对6061-T6 FSW接头性能的影响

6061-T6 铝合金是Al-Mg-Si系可热处理强化铝合金,其搅拌摩擦焊焊态下接头性能优于传统焊接方法,但并未达到较优水平.文中对不同自然时效条件及人工时效下6061-T6搅拌摩擦焊接头金相组织、显微硬度和拉伸力学性能进行了观察和测试,发现随着时效时间的延长,焊缝硬度有所回升,时效30天时趋于稳定,接头强度达到母材的72%;经人工时效后,提升接头性能效果明显,强度达到母材的84%,但断后伸长率下降.     

6061铝合金FSW接头与MIG焊接头对比试验

采用搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊分别对6061铝合金板进行了焊接试验,测试了焊接接头的强度,观察了焊接接头的金相组织,并进行了接头的硬度分布测试.结果表明,搅拌摩擦焊接头抗拉强度高达212.05 MPa,是母材抗拉强度的86％,比MIG焊的接头强度略高.焊接接头软化区宽度比MIG焊接头软化宽度窄.6061铝合金母材为典型的轧制组织,焊核区为细小的等轴晶组织,MIG焊接头焊缝为柱状晶组织.     

焊后热处理对6061铝合金焊接接头微观组织与力学性能的影响

通过金相技术、力学性能试验和SEM技术,研究了固溶+时效热处理对6061铝合金焊接接头微观组织和力学性能的影响.结果表明,热处理前焊接接头两侧热影响区内有一对对称分布的软化区,其原因是由于焊接热输入的影响使该部位发生了过时效.固溶处理+人工时效热处理后,焊缝和热影响软化区析出较多的强化相(Mg2Si),焊接接头硬度和拉伸性能明显提高.     

6082-T6铝合金单脉冲MIG自动焊接头焊后热处理强化

6082-T6为轨道、汽车等产品常用的高强度可热处理强化铝合金材料,其接头焊后会存在过时效软化的现象进而使焊接接头强度降低。本实验采用单脉冲MIG焊的焊接方法使用5087焊丝进行焊接,焊态接头抗拉强度为212 MPa,焊接接头硬度最低值为69 HV,位于距离焊缝中心7 mm的热影响区（HAZ）。在对焊接接头实施540 ℃×40 min+175 ℃×8 h的热处理制度后,其焊接接头抗拉强度为283 MPa,提升了71 MPa,焊接接头硬度最低值为100 HV,位于焊缝金属区（WZ）。     

时效对6016铝合金激光焊接接头力学性能的影响

对6016铝合金激光焊接接头的力学性能开展研究,分析焊后时效热处理对其力学性能的影响规律。结果表明:焊后时效处理可以提高焊接接头的力学性能,采用(180℃+10 h)时效处理工艺可将焊缝中心的硬度从58HV提高到82 HV,可将焊接接头的拉伸强度从180 MPa提高到274 MPa,时效强化效果明显。动力学分析表明,6016铝合金焊接接头时效强化过程符合Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程。当时效温度升高,接头中强化相体积分数的变化率也随之增大,合金硬度上升速率增加,达到峰值硬度所需时间变短。     

焊后热处理对6061铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

采用搅拌摩擦焊对2 mm厚6061-T6铝合金板材进行连接,研究焊后时效、固溶处理、固溶时效工艺对接头的显微组织及力学性能的影响。结果表明:焊后接头焊核区发生了动态再结晶,形成了细小的等轴晶;热机影响区晶粒发生明显的塑性变形而呈拉长形状。焊态及焊后时效处理的接头硬度分布大致相同,焊缝中心两侧约12 mm范围内的硬度明显低于母材。经过固溶及固溶时效后,接头焊核区硬度显著升高,焊态接头软化现象基本消除。经焊后固溶时效后,β″-Mg_2Si强化相析出,接头的抗拉强度、伸长率显著增大,拉伸断口存在大量细小的韧窝,呈韧性断裂状态。     

6N01铝合金焊接接头软化现象分析

焊接接头软化是高速列车用6N01铝合金焊接时普遍存在的问题。采用脉冲熔化极气体保护焊(脉冲MIG焊)对8 mm厚6N01-T5铝合金进行焊接,结合温度测量曲线和显微硬度分布确定焊接接头的软化区对应的温度区间及其位置;通过差示扫描量热仪和透射电镜观察析出相的相变规律和形态,分析焊接接头的软化机理。结果表明,焊接接头软化最严重部位距焊缝中心约9 mm,最低硬度值为53 HV,与母材相比下降约34 HV;软化区析出粗大的β相,并且部分含O、Fe等杂质元素的析出相长大至微米级,析出强化效果严重减弱,导致接头发生软化。     

焊后热处理对AA7075铝合金DP-MIG焊接接头组织及力学性能的影响

采用双脉冲熔化极精性气体保护焊（DP-MIG）工艺方法焊接AA7075-T651铝合金,焊接试板采用固溶处理（480℃×50 min）后水淬,再进行（80℃×24 h）+（120℃×24 h）两级人工时效热处理,通过金相观察、扫描电镜观察、X射线衍射分析、拉伸试验以及硬度测试,研究焊后热处理（PWHT）工艺对焊接接头显微组织及力学性能的影响.结果表明,焊缝区经热处理后,晶粒由枝晶向等轴晶转变,晶界处非平衡第二相溶解,晶界变细,焊缝显微组织特性改善明显;焊接接头经热处理后,抗拉强度由342.5 MPa提高到490 MPa,接头强度系数为0.872,焊缝软化区硬度得到较大改善,焊接接头力学性能有显著提升.     

6082-T6铝合金高焊接速度搅拌摩擦焊接头微观组织与力学性能

研究了高焊接速度2 000 mm/min下6 mm厚6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能。结果表明,在高焊接速度下,铝合金接头成形良好,焊核内部没有缺陷。焊核区“S”线呈现出不连续分布状态,焊核区晶粒尺寸细化至10μm,热影响区的沉淀相粗化受到明显抑制。接头的最低硬度值明显提高至72 HV,达到焊核区硬度水平(75 HV)。拉伸测试时,接头断裂于热影响区,抗拉强度为262 MPa,达到母材的85%,优于常规参数下接头强度。研究表明,对铝合金进行高焊接速度搅拌摩擦焊,不仅可以提高接头力学性能,而且可显著提高焊接生产效率。     

工艺参数对机器人搅拌摩擦焊轴向力和前进抗力的影响EI北大核心CSCD

针对6061-T6铝合金机器人搅拌摩擦焊(RFSW)展开研究,首先在库卡机器人的末端和搅拌摩擦焊电主轴之间安装六维力传感器,搭建六维力传感器数据采集系统。其次采用不同的工艺参数对5 mm 6061-T6铝合金进行焊接,在焊接过程中实时监测搅拌头受到的轴向力和前进抗力,焊后对焊缝横截面进行观察与分析,对焊缝横截面进行拉伸测试和硬度测量,分析轴向力和前进抗力对焊缝微观组织及力学性能的影响。结果表明:搅拌头转速在800~3400 r/min之间,搅拌头转速对焊缝力学性能影响较小;焊接速度在60~360 mm/min之间,焊缝力学性能良好。焊接过程中搅拌针下压阶段轴向力最大,达到约5000 N,焊接阶段稳定时,轴向力约为3600 N,焊接阶段前进抗力最大,达到约−550 N。在焊接过程中,轴向力/前进抗力的比值为−6.5左右时焊缝性能良好。     

2219-T651铝合金激光摆动焊接接头微观组织和力学性能

采用激光摆动焊接技术对2219-T651铝合金进行了不同摆动幅度和频率下的焊接试验,研究了摆动工艺参数、焊缝气孔率和宏观成形、接头组织和性能之间的内在联系.结果表明,与无摆动焊接相比,激光摆动焊接可以降低焊缝气孔率,尤其随着摆动幅度的增加,当摆动幅度为2.5 mm时,气孔率降至1.66%.与母材相比,热影响区和熔化区发生软化.靠近焊缝的热影响区,由于沉淀强化作用的变弱,硬度逐渐降低,直至出现“平台”.而由α(Al)基体以及枝晶间和晶界α(Al)+θ(Al₂Cu)共晶相组成的熔化区,因铜的偏析导致固溶强化效果被削弱,表现出最低的硬度.此外,部分摆动参数下焊缝晶粒尺寸有所细化,这引起了其硬度的略微升高.当摆动频率为150 Hz和摆动幅度为2.5 mm时,接头的抗拉强度高达318 MPa,约为母材抗拉强度的69.4%,接头抗拉强度与断口孔洞面积占比呈线性负相关关系,焊缝气孔率是影响焊态接头抗拉强度的主要因素.     

焊丝成分对6082-T6铝合金焊接接头组织和性能的影响

采用ER5356和ER5087焊丝对12 mm厚6082-T6铝合金进行熔化极惰性气体保护焊(MIG)后,通过显微硬度测试、拉伸力学性能测试、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等研究焊丝成分对焊接接头力学性能与显微组织的影响。结果表明:采用ER5087焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头焊缝区晶粒更细小;抗拉强度、屈服强度、断后伸长率以及焊接系数均高于ER5356焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头的;两种焊丝焊接的6082-T6铝合金焊接接头的硬度最低区域与拉伸断裂位置均在距离焊缝中心10~15 mm处的热影响区,该区域β″强化相聚集长大、粗化,导致析出相强化作用减弱,成为焊接接头性能最薄弱区域。     

7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能与疲劳断裂

文中主要对7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊焊接接头组织性能和疲劳断裂进行研究,对焊件进行金相组织、硬度、疲劳试验,并根据试验结果进行分析。试验结果表明,焊核区和热力影响区组织有明显的分界,整个接头表面和截面的不同区域的组织有明显的不同,焊核区经历高温热循环,并且受到强烈的搅拌作用,发生了显著的动态再结晶,组织均匀细小,没有明显的方向性。热力影响区组织在搅拌摩擦焊接过程中主要受到热循环作用的影响,同时一定程度上受到了机械外力的作用,产生了较小的塑性变形,但储能不够,最终未出现动态再结晶。热影响受到热循环的作用,组织比母材要粗大,但没有发生明显塑性变形,仍具有母材纤维组织的特点。硬度试验的结果表明,母材区和焊核区的硬度比较大,而热影响区的硬度偏低,热力影响区的硬度在它们之间。通过对疲劳试验分析,应力水平为200 MPa时,试样在前进侧热影响区发生断裂,断口的表面较为粗糙。应力水平为250 MPa时,试样在焊核区发生断裂,断口表面较为平整。应力水平为300 MPa时,试样在母材处发生断裂,断口表面十分平整。 创新点： 通过搅拌摩擦焊工艺形成的7050-T7451铝合金焊接接头,成形良好,技术优势突出,适用于航天航空等多个重要领域。     

Rupture locations of friction stir welded joints of AA2017-T351 and AA6061-T6 aluminum alloys

The tensile rupture locations of friction stir welded joints of AA2017-T351 and AA6061-T6 aluminum alloys were examined. The experiments show that the rupture locations of the joints are different for the two aluminum alloys, which are influenced by the welding parameters. When the joints are free of welding defects, the AA2017-T351 joints are ruptured in the weld nugget adjacent to the thermo-mechanically affected zone on the advancing side and the rupture surfaces appear as oval contours of the weld nugget, while the AA6061-T6 joints are ruptured in the heat affected zone on the retreating side and the rupture surfaces are inclined at a certain degree to the bottom surfaces of the joints. When welding defects are present in the joints, the AA2017-T351 joints are ruptured in the weld center, while the AA6061-T6 joints are ruptured on the retreating side near the weld center. The rupture locations of the joints are dependent on the internal structures of the joints and can be explained through them.     

Tensile Properties and Fusion Zone Hardening for GMAW and MIEA Welds of a 7075-T651 Aluminum Alloy

Tensile and hardness values for 7075-T651 aluminum alloy in the as welded and post weld heat treated conditions（solubilization and artificial aging-T6）,obtained using GMAW and modified indirect electric arc（MIEA）welding processes are presented.Results showed that the base material along rolling direction exhibited a tensile strength of around 600 MPa and elongation of 11%.For the as welded condition,tensile strength was 260 MPa and elongation percent of 3%.This behavior was attributed to brittleness induced by the microstructural characteristics of the welded alloys,as well as high porosity.Hardness profiles along the welds were obtained and different welded zones were identified.A soft zone（＊100 HV0.1） in the heat affected zone for GMAW and MIEA was observed,the minimum hardness corresponding to weld metal（＊85 and ＊96 HV0.1for GMAW and MIEA,respectively）.The high dilution between filler and base metal during welding in MIEA allows to the Zn and Cu to flow from the base metal into the weld metal,inducing hardening by solution and subsequent artificial aging.In this regard,the hardness of the weld metal for MIEA increases by 56%,while the tensile strength reaches a value close to 400 MPa.For GMAW,non-favorable hardening effect was observed for the weld metal after solution and artificial aging.     

振动条件下硬铝合金TIG焊接的工艺优化

采用Al-Si系焊丝对Al-Cu-Mg硬铝合金进行半自动TIG焊，焊接过程中施加机械振动.采用正交试验方法对工艺参数进行优化，并对不同工艺参数下硬铝合金的焊接接头进行拉伸性能、硬度、显微组织和物相分析，分析振动参数和焊接参数对焊接接头组织性能的影响规律和作用机理.结果表明，最佳工艺匹配参数为:焊接电流I=110 A、振动幅度D=0.05 mm、振动频率f=50 Hz，此时接头的性能为:抗拉强度R_m=289.68 MPa，断后伸长率A=4.95%，焊缝平均硬度H为108.0 HV；合适参数的振动可以细化焊缝区显微组织、抑制孔状缺陷，并使焊缝显微组织为细小的等轴树枝晶和胞状树枝晶为主，进而提高焊接接头综合力学性能.     

超声振动对6061-T4铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

利用自主研制的试验装置,通过工具头将超声振动能量施加在搅拌头前方的待焊工件上,研究了超声振动能量对减少焊接缺陷、改善搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响.对6 mm厚度6061-T4铝合金板进行了超声振动强化搅拌摩擦焊工艺试验,并与相同工艺条件下的常规搅拌摩擦焊进行了对比.结果表明,超声振动能够减小焊速/转速比较大时的焊缝内部隧道型缺陷,增大材料对接混合区宽度和焊核区体积,细化焊核区和热力影响区微观组织,提高接头抗拉强度和焊核区显微硬度.     

闪光焊FeCrAl合金管材的接头组织及性能

采用闪光焊对FeCrAl合金进行对接接头焊接,通过扫描电子显微镜及能谱仪等手段研究了焊接接头的显微组织特征、不同区域氧化物颗粒的分布情况及力学性能. 结果表明,闪光焊焊接FeCrAl合金所得焊接接头显微组织主要为等轴晶,在焊缝和热影响区氧化物未出现明显聚集及向晶界偏聚的现象,且在晶内和晶界都可以呈现弥散分布的特征;焊接接头抗拉强度值达到594 MPa,为母材强度的90.5%;接头断裂在焊缝区,整体呈现脆性断裂模式;焊缝晶粒的粗化导致焊缝区硬度降低,最终引起焊接接头出现软化.     

补焊对6082铝合金焊接接头组织和性能的影响

通过拉伸、弯曲、硬度及等试验及金相组织分析,对未补焊和补焊1次的6082铝合金MIG焊焊接接头组织和性能进行了研究.结果表明:未补焊和补焊1次试样的断裂位置均位于热影响区,补焊1次时抗拉强度明显下降,但仍满足试验标准的要求;二者都有良好的弯曲性能;补焊对焊缝和母材的硬度影响不大,补焊1次时软化现象更显著;未补焊和补焊1次时焊缝和熔合区的显微组织无显著变化.焊缝组织呈等轴枝晶分布,熔合区组织为晶粒粗大的柱状晶,基体的晶粒沿轧制方向延长呈纤维状,α(A1)固溶体基体上均匀分布大量的强化相Mg2Si.