搅拌摩擦焊界面摩擦及材料流动行为仿真

采用计算流体力学（CFD）方法研究了6061铝合金搅拌摩擦焊过程中的界面摩擦行为与材料流动行为。通过在搅拌头-工件界面采用剪切力边界条件,实现了焊接过程中界面摩擦与材料流动的完全耦合分析。结果表明,搅拌头与工件间的界面摩擦行为呈现显著的非均匀特征：轴肩芯部及环形槽内呈近似黏着摩擦,轴肩外缘区域呈滑动摩擦;搅拌针侧面呈现不同程度的滑动状态,界面滑动比例随其到轴肩的距离增加而增加。摩擦界面附近存在厚度为0.66～4 mm的低粘度区。在低粘度区,工件上部材料流动速度可达0.17 m/s,应变率可达85.7 s-1;在工件下部材料流动速度可达0.017 m/s,应变速率可达11.7 s-1。从材料流经低粘度区的流动路径来看,搅拌摩擦焊过程材料流动呈现多圈旋转及直通两种模式。仿真得到的温度、低粘度区形状及标记材料沉积位置均得到了实验结果的印证。     

自然时效对A7N01铝合金光纤激光-变极性TIG复合焊接头组织和性能的影响

对4 mm厚的A7N01铝合金光纤激光-变极性TIG复合焊接头进行自然时效，通过金相显微试验、力学性能测试、差热分析、透射电镜分析等方法研究了自然时效对复合焊接头显微组织、力学性能的影响规律. 结果表明，自然时效30天后，焊接接头力学性能明显提高并达到稳定，接头抗拉强度较焊态时提高了约15%，均值达到369 MPa，为母材的83%，其断后伸长率从焊态3.1%提高到4.4%. 去除余高后，抗拉强度进一步提高到394 MPa，达到母材94%断后伸长率提高到7.6%. 断裂位置均在焊缝处，断口为韧窝状，为典型的韧性断裂. 自然时效后，焊缝显微组织没有发生明显改变，但焊缝中的析出相数量和尺寸比焊态时增多，焊缝中主要析出相主要为GP区及部分亚稳态η′相和η稳定相. 这些析出相能够钉扎位错，提高焊接接头强度.