焊接热输入量对铝/钢搅拌摩擦点焊性能影响

为进一步促进汽车轻量化的生产,改善铝钢异种材料的焊接性能,对基于不同焊接热输入量的铝/钢搅拌摩擦点焊进行显微组织分析以及力学性能测试。结果表明:通过调整搅拌摩擦点焊的主轴转速和焊接深度,增加焊接过程中焊接热输入量,有利于提高焊接接头的硬度值;拉伸断口的微观形貌呈河流状花样的解理台阶,搅拌摩擦点焊接头断裂处易发生脆性断裂;焊接接头的Hook区存在FeAl₃金属间化合物。     

焊速对水下搅拌摩擦焊接铝合金组织性能的影响

采用水下搅拌摩擦焊接技术(SFSW)对2024-T4铝合金板材进行连接,研究焊接速度对SFSW接头焊核区析出相形貌和显微硬度的影响。结果表明,循环水冷介质具有明显的瞬时快冷作用。SFSW接头焊核区S-Al2CuMg相在焊接热循环的作用下发生析出长大。随着焊接速度的增加,析出相的数量先增多后减少,尺寸先减小后增大。沉淀强化和细晶强化作用促使焊核区硬度随焊接速度的增加而增大。     

TRIP590/CP780异种钢电阻点焊接头组织与性能研究

对1 mm厚汽车用TRIP590和CP780异种高强钢板进行电阻点焊试验,研究TRIP590/CP780异种钢电阻点焊接头的显微组织和力学性能,分析了焊接电流对异种钢焊接接头组织与性能的影响。在焊接时间为0.4 s,电极压力为2 kN,电流为6～11 kA时,接头成型良好,内部无熔核偏移、缩孔等缺陷,熔核区组织以板条马氏体为主。当电流为6、9 kA时,两侧热影响区均以回火马氏体和少量铁素体为主,晶粒尺寸分别为1～4μm、2～6μm;当电流为11 kA时,两侧热影响区均以板条马氏体为主,晶粒尺寸为8～15μm。熔核区硬度、CP780侧热影响区软化程度、接头最大拉伸剪切力均随电流的增大而增大。当电流为6、9、11 kA时,接头拉伸断裂分别在熔核区结合面、TRIP590母材、TRIP590侧熔核区。综合分析,当电流为9 kA时,TRIP590/CP780异种钢电阻点焊接头具有较好的力学性能。     

5052铝合金搅拌摩擦焊接的组织和力学性能

用5 mm厚5052铝合金板材进行搅拌摩擦焊接研究,分析不同工艺参数下焊接区域显微组织和性能。结果表明:焊区显微组织左右不对称,前进侧的热机影响区与热影响区分界线较明显,返回侧较模糊;在搅拌头旋转速度为800 r/min,搅拌头前进速度为0.002 m/s时,焊区的平均抗拉强度为197.9 MPa,可达母材的93.3%,平均断后伸长率为19.6%,为母材的196%;拉伸断口均呈韧性断裂;焊区硬度呈"W"形分布,焊核区硬度最大,约为62HV,硬度最低值位于前进侧热机影响区与热影响区交界处。     

WE43/Zn/1060异种金属搅拌摩擦焊接头组织及性能研究

Mg/Al异种合金搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)存在相容性差、接头易形成脆性金属间化合物等问题,Zn作为中间层对改善接头中脆性金属间化合物的成分及含量有重要影响。以WE43稀土镁合金和1060铝合金为研究对象,选焊接进给速度为50 mm/min、转速为1 050 r/min、Zn夹层厚度为0.05 mm,进行异种合金搅拌摩擦焊试验。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、硬度及拉伸测试等对焊接后接头的显微组织和力学性能进行研究。结果表明：添加Zn后焊缝表面无宏观变形、裂纹等缺陷;接头形成细小的Mg-Zn脆性金属间化合物Al₅Mg₁₁Zn₄、Mg‐Zn,代替了无Zn接头中的Mg-Al脆性金属间化合物Al₃Mg₂、Al₁₂Mg₁₇,减少了Mg-Al脆性金属间化合物的生成,从而改善接头中脆性金属间化合物(IMC)的种类与数量,添加Zn的FSW接头静载拉伸断口为脆-韧混合断裂,代...     

冷却介质对搅拌摩擦焊接铝合金焊核区组织性能影响

分别在空气和循环水冷条件下对2024-T4铝合金板进行搅拌摩擦焊接,研究水冷介质对FSW接头焊核区组织性能的影响。结果表明,循环水冷具有明显的瞬时快冷作用,水冷介质下FSW可以显著细化晶粒,焊核区的平均晶粒尺寸达到700 nm。沉淀强化对焊核区显微硬度起到主要作用,细晶强化作用较弱。水冷介质减弱了FSW接头的热软化效应,细化晶粒,抑制析出相的聚集长大,从而改善接头的组织性能。     

焊接速度对搅拌摩擦焊缝组织及性能的影响

在不同焊接速度下对11 mm 厚的2A70-T6铝合金进行搅拌摩擦焊,并对焊缝进行显微组织观察和力学特性测试。结果表明：采用旋转速度为300 r/min、焊接速度为220 mm/min进行焊接时,可获得优质的焊缝接头,其焊缝抗拉强度为357.6 MPa;前进侧的熔合过渡区焊缝金属变化剧烈;焊核区呈现细小的等轴状晶粒;返回侧熔合过渡区塑性金属变形的梯度较前进侧缓和。随着焊接速度的增大,焊核区和晶粒尺寸逐渐变小,焊缝的抗拉强度也逐渐增大,但增大幅度逐渐变小。     

焊接速度对搅拌摩擦焊缝组织及性能的影响

在不同焊接速度下对11 mm厚的2A70-T6铝合金进行搅拌摩擦焊,并对焊缝进行显微组织观察和力学特性测试。结果表明:采用旋转速度为300 r/min、焊接速度为220 mm/min进行焊接时,可获得优质的焊缝接头,其焊缝抗拉强度为357.6 MPa;前进侧的熔合过渡区焊缝金属变化剧烈;焊核区呈现细小的等轴状晶粒;返回侧熔合过渡区塑性金属变形的梯度较前进侧缓和。随着焊接速度的增大,焊核区和晶粒尺寸逐渐变小,焊缝的抗拉强度也逐渐增大,但增大幅度逐渐变小。     

7075铝合金搅拌摩擦焊接接头的组织和力学性能

对厚度为12 mm的7075铝合金进行搅拌摩擦焊,用拉伸试验机、光学显微镜、扫描电子显微镜对焊接接头抗拉强度、表面形貌、显微组织和断口形貌进行测试和分析.结果表明:转速较小时,接头外观成型良好,飞边少;转速较大时,接头表面成型变差,飞边增多,接头的鱼鳞纹上产生毛刺;随转速增加,焊核区晶粒和热机影响区晶粒变大;当转速为300 r/min时,晶粒最细小,接头抗拉强度和伸长率最高,分别为382.7 MPa和4.1％,接头的断裂形式为脆性断裂为主的韧-脆混合断裂.     

焊接压力对SIMP钢TLP扩散焊接头组织性能的影响

为研究焊接压力对接头组织性能的影响,以BNi_2与FeNiCrSiB非晶合金箔为中间层材料、氩气保护,在不同压力条件下对SIMP马氏体耐热钢进行瞬时液相扩散焊接,焊接温度为1 240℃、保温时间为200 s。结果表明:随压力由4MPa增加到6 MPa,焊缝宽度变窄、接头晶粒细化、接头强度提高,接头最高抗拉强度约为783 MPa;但焊接过程中施加的压力过大会引起母材较大变形,从而影响焊接质量。     

合金成分变化对搅拌摩擦焊接力学性能的影响

建立搅拌摩擦焊接的移动热源模型和析出相演化计算模型,采用数值模拟方法计算在搅拌摩擦焊接过程中析出相的变化、焊后力学性能,以及不同铝合金成分变化时,对搅拌摩擦焊接构件力学性能的影响,并与试验相比验证模型的正确性。结果表明:根据析出相演化将5种铝合金分为两类,相同位置处AA6005、AA6063、AA6060的平均粒子半径大小接近,而AA6061、AA6082的平均半径相似;两组铝合金相比,平均粒子半径以及粒子数有明显差异,对硬度值产生明显影响;随着与焊缝中心线的距离增加,5种合金的平均粒子半径间的差值逐渐缩小,由于AA6061和AA6082的粒子数较大,导致与AA6005、AA6063、AA6060的硬度值存在明显差异。     

H65铜合金搅拌摩擦焊接工艺研究

对H65黄铜搅拌摩擦焊接工艺进行研究,对其焊缝成形、接头微观组织和力学性能进行分析。研究结果表明,黄铜具有良好的搅拌摩擦焊接性能。接头组织分为焊核区、热机械影响区、热影响区和母材区。焊核区金属发生动态再结晶,组织显著细化。随着旋转速度的增大,焊接速度的减小,焊接接头的硬度值降低。接头的抗拉强度比母材低,但比熔化焊得到的接头性能要高,最高强度为母材的90.1%。     

搅拌摩擦加工铸态L2纯铝组织与性能研究

对铸态L2纯铝进行搅拌摩擦加工(FSP)处理,研究L2纯铝加工前后的显微组织,力学性能及微观断裂机理。结果表明,剧烈的塑性变形促使粗大的枝状晶显著破碎,形成细小且均匀分布的再结晶组织。搅拌摩擦加工后,L2纯铝的显微硬度提高9HV,抗拉强度和延伸率分别提高34 MPa和17%;试样的拉伸断口呈现出微孔聚合韧性断裂特征。细晶强化对材料力学性能的提高起主要作用。     

搅拌针对搅拌摩擦焊接搅拌区晶粒影响研究

采用完全热力耦合模型,通过跟踪物质点的真实应变分量计算Zener-Hollomon参数,并由此计算搅拌区内的焊后晶粒尺寸。结果表明:热力影响区和搅拌区边界可以通过材料流动的不同行为进行界定;搅拌区随搅拌针直径的增加而增加,同时热力影响区变窄;在搅拌区域内,应变率对最终晶粒尺寸有明显影响;靠近搅拌针的材料,在快速绕针流动与旋推的作用下,经历了较大的应变率,最终得到较为细小的材料晶粒。     

7A52厚板铝合金搅拌摩擦焊接头疏松缺陷研究

采用搅拌摩擦焊制备30 mm厚7A52铝合金对接接头,通过X射线探伤、焊缝组织与硬度分析和力学性能测试,研究焊缝疏松缺陷的存在形式、产生机理和对力学性能的影响。结果表明,疏松缺陷产生于焊缝前进侧焊核区与热机影响区交界处,主要由焊接工艺不当引起。疏松为有一定方向性的和较明显界面的、间隙的团条状组织,而且产生疏松的焊缝显微硬度和接头力学性能明显降低。带有疏松缺陷的拉伸断口没有撕裂痕迹,属于脆性断裂。     

7A52厚板铝合金单双面搅拌摩擦焊接头性能对比分析

通过对30 mm厚的7A52铝合金轧制板材进行搅拌摩擦焊接工艺试验,对比分析了单面焊接和双面焊接两种工艺对焊接接头组织和性能的影响。结果表明:与单面1道焊接相比,双面(背部2次)焊接细化了前1道焊缝组织,消除单面焊道背部缺陷,且焊接接头各区的硬度趋于均匀一致,基本达到母材硬度水平,焊接接头伸长率和拉伸强度都优于单面焊接;双面焊接头断口呈韧性断裂,单面焊接头断口韧窝数量低于双面焊。     

30mm厚7A52铝合金搅拌摩擦焊接组织与性能研究

针对30 mm厚的7A52铝合金,采用搅拌摩擦焊接技术进行单道焊接试验,利用光学显微镜等工具对焊接接头组织及力学特性进行研究。结果表明:沿焊缝区横截面的硬度分布呈现W形,TMAZ/HAZ过渡区为接头软化区,硬度最低值在前进侧的TMAZ/HAZ过渡区;焊接接头强度达到母材强度的85.8%,断裂于TMAZ/HAZ过渡区,为韧窝断口形貌。     

基于局部加热的铝与铜复合搅拌摩擦焊接头组织与性能

基于局部加热的复合搅拌摩擦焊接方法,成功实现8 mm厚商业5754铝合金和T2纯铜的可靠焊接,并进行接头显微组织、物相组成、显微硬度分布和力学性能的测试与分析。结果表明:该复合搅拌摩擦焊接头组织致密,可靠性高;接头抗拉强度为242 MPa,达到5754铝合金母材的95%,达到T2纯铜母材的82%;接头焊核区由单质Al相、Cu相和Al2Cu相共同组成。     

铝钢异种金属搅拌摩擦焊搭接接头组织与性能研究

通过对5052铝合金和Q235钢板搅拌摩擦搭接焊进行试验研究,获得质量良好的接头,通过剪切试验、断口形貌扫描电子显微镜和能谱分析对搭接接头组织和性能进行测试研究。结果表明:采用搅拌摩擦焊可以获得焊缝成形良好、无孔洞和裂纹等缺陷的搭接接头,强度可达到225 MPa,基本接近铝合金侧母材的强度,焊缝接头获得良好的机械连接和冶金连接。针对铝钢搭接的接头形式构建了组织模型,将接头分为搅拌扩散区、机械结合区和冶金结合区,揭示了铝钢搅拌摩擦搭接焊的连接机理。     

T2-TA1搅拌摩擦钎焊接头显微组织及结合机理分析

以B-Ag45CuZnCd为中间层进行T2-TA1搅拌摩擦钎焊(FSB)搭接接头的焊接。对两种焊接参数下形成接头的显微组织进行表征。结果表明:在转速为1 500 r/min、焊速为5.7 m/h、压下量为0.3 mm条件下,Ti、Cu界面为机械混合+冶金结合的混合机制,焊核区界面由Ti层开始,相组成依次为α-Ti(s,s)+CuTi_2/TiCu/AgCd+Ag(s,s);在转速为1 180 r/min、焊速为9.0 m/h、压下量为0.5 mm条件下,Ti、Cu界面为冶金结合,结合区相组成为Cu(s,s)+Cu_4Ti,过渡层厚度约为8μm;热机影响区界面由Ti层开始,依次由α-Ti(s,s)+CuTi_2/AgCd+Ag(s,s)+Cu(s,s)/Cu(s,s)+Cu_4Ti/Cu(s,s)+Cu_4Ti组成;焊缝边沿区域为完全钎焊结合,界面组织为CuTi+AgCd+Ag(s,s)+Cu(s,s)。