搅拌摩擦焊AA7075-T651铝合金接头的疲劳裂纹扩展(英文)

研究12 mm厚AA7075-T651铝合金板搅拌摩擦焊接头的疲劳裂纹扩展行为。从搅拌摩擦焊接头以及母材中截取试样,对试样进行疲劳裂纹扩展实验。对搅拌摩擦焊接头以及母材的横向拉伸性能进行评估。用光学显微镜和透射电镜分析焊接接头的显微组织。用扫描电镜观察试样的断裂表面。与母材相比,焊接接头的ΔKcr降低了10×10-3 MPa·m1/2。搅拌摩擦焊AA7075-T651接头的疲劳寿命明显低于母材的,其原因可归结于焊缝区的析出相在搅拌摩擦焊接过程中的溶解。     

AA7075合金搅拌摩擦焊接过程中力学性能变化

采用搅拌摩擦焊接技术进行了AA7075铝合金的焊接,针对搅拌摩擦焊接试样进行了拉压、弯曲和硬度测量实验,研究了AA7075铝合金在搅拌摩擦焊接过程中的组织演变和力学性能。实验及研究结果表明:焊接的强度高于母材15%,延展性为母材的50%,硬度相对于母材有所下降。在弯曲实验中,搅拌摩擦焊接之后的工件弯曲后更易产生裂缝。AA7075的微观组织演变主要体现在析出物尺寸和分布的变化。实验发现这些热影响区的析出物较为粗糙,而焊接区的析出物较为细小。     

7075铝合金搅拌摩擦焊研究

使用搅拌摩擦焊对8mm厚的7075-T7351铝合金进行了单道平板对接。结果表明,在工艺参数为搅拌头旋转速度为1180r/min、焊接速度为37.5mm/min时,可获得较好的接头,抗拉强度达到390MPa,是母材强度的78%;7075-T7351铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织为典型的搅拌摩擦焊接头组织,焊核区为细小的等轴晶,晶粒大小为6~7μm,母材组织中的强化相在此区域消失;接头显微硬度值分布趋势沿焊缝中心两侧基本对称,热机影响区-热影响区过渡区及焊核区硬度低于母材,是焊件的薄弱环节。     

LD10铝合金搅拌摩擦焊接头的腐蚀特性

利用搅拌摩擦技术对LD10铝合金板材进行焊接,观察了搅拌摩擦焊接头搅拌区、热机械影响区、热影响区及母材区的微观组织。通过浸泡试验、盐雾腐蚀试验、动电位极化和电化学阻抗谱评估了接头的腐蚀特性,分析了LD10铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀机理。发现搅拌摩擦焊接头区域的开路电位高于母材区,同时腐蚀电流密度小于母材区,且接头区域的容抗弧半径比母材区更大。LD10铝合金搅拌摩擦焊焊接接头耐蚀性好于铝合金母材,这同搅拌区晶粒细小和Cu Al2析出相分布均匀有关。     

6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头 微观组织及耐应力腐蚀性能

利用光学显微镜、透射电镜以及四点弯曲应力腐蚀方法研究6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的微观组织及其应力腐蚀性能。结果表明,6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头硬度分布呈"W"型,其中热影响区的硬度最低,焊核区的硬度有所升高,母材硬度最高;铝合金母材的主要强化相为含铜Q'相,而焊核区大部分强化相消失,存在大量位错,主要强化机制为细晶强化、位错强化和固溶强化;搅拌摩擦焊接头表现出良好的抗应力腐蚀性能,但仍出现点蚀现象,其中热影响区为接头耐蚀性的薄弱部位。     

焊后热处理工艺和背部二次焊接对搅拌摩擦焊接7075-T651铝合金性能的影响

对8 mm厚7075-T651铝合金轧制板进行了搅拌摩擦焊接,重点研究了焊后热处理工艺和背部二次焊接对接头性能的影响.结果表明,焊接态接头致密没有缺陷,接头强度约为母材的71%.T6热处理后,焊核区出现由锯齿形裂纹和微孔组成的"S"线.随着固溶温度升高,"S"线愈加明显,并伴有晶粒异常长大现象.T6热处理后,接头硬度恢复到母材水平,但强度和延伸率显著下降,这是由于裂纹沿"S"线产生和扩展所致.在焊态样品背面进行二次焊接,可明显改善接头的力学性能.     

焊后热处理对高强铝合金搅拌摩擦焊接头的影响

对航空用厚5 mm的7075铝合金搅拌摩擦焊试样热处理前后的焊缝微观组织及性能进行研究.结果表明:当搅拌头旋转速度为600 r/min、焊接速度为60 mm/min时,接头抗拉强度达到381 MPa,是母材强度的84.6%;焊核区由6～7μm等轴晶组成;经热处理后接头抗拉强度达到415 MPa;硬度的最低处在前进侧热机影响区:断口的微观形貌具有强化相的韧窝特征,且断裂儿乎发生在前进侧的热机影响区;7075铝合金搅拌摩擦焊接头的薄弱点在热机影响区.     

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.     

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。     

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。     

7085-T7452高强锻造铝合金搅拌摩擦焊组织及性能分析

7085铝合金是一种高强、高淬透性锻造铝合金,在航天航空领域具有广泛的应用前景,因此本文对7085-T7452高强铝合金搅拌摩擦焊接头的力学性能、硬度分布、冲击韧性及显微组织等进行了详细的分析。结果表明,7085-T7452高强铝合金具有较好的搅拌摩擦焊工艺性能,其接头强度达到了母材的85%以上。由于搅拌头对焊核区强烈而均匀地搅拌,使焊核区组织为细小的等轴晶粒,而热影响区组织发生粗化,晶粒粗大,热影响区的硬度比母材和焊核区均低,因此热影响区是焊接接头中最薄弱的环节;搅拌摩擦焊改善了焊接接头的冲击韧性,焊核区和热影响区的冲击韧性比母材好。     

7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能研究

利用搅拌摩擦焊方法对7075铝合金板进行焊接,探讨了焊接速度和搅拌头旋转速度等焊接工艺参数对焊缝成形及接头力学性能的影响,并对焊接接头的显微组织进行了分析.结果表明:采用搅拌摩擦焊焊接7075铝合金时,焊接接头具有较好抗拉性能.当旋转速度为750r/min、焊接速度为95 mm/min时,焊接接头的强度最高,达到母材抗拉强度(487 MPa)的97.4％,并且其伸长率也较高(为3.1％);当旋转速度为950 r/min、焊接速度为150 mm/min时焊接接头的伸长率最好,为4.7％.总体上看,焊接接头的伸长率和母材相比较低.     

异种铝合金搅拌摩擦焊接头的显微组织、力学及腐蚀性能

采用3种焊接速度(60、100和240 mm/min)对5 mm厚2024和7075铝合金板材进行搅拌摩擦对接焊试验,利用电子背散射衍射(EBSD)、硬度测试、拉伸试验、扫描电镜和极化曲线测试对2024-7075异种铝合金搅拌摩擦焊接头的显微组织、力学性能及腐蚀行为进行了研究。结果表明:接头焊核区发生动态再结晶形成细小的等轴晶。沿板厚方向从轴肩区到底部区的平均晶粒尺寸依次减小,且焊核区不同位置处的平均晶粒尺寸均随着焊接速度的增加而减小。异种接头焊核区不同位置形成不同类型的剪切织构,其类型随焊接速度的改变而变化。接头焊核区硬度呈现"W"型分布趋势,且低于母材硬度。较低硬度值区域位于热影响区,随着焊接速度的降低,各区硬度值呈现下降的趋势。接头强度随着焊接速度的增加而升高,焊接效率达到90.3%。与母材相比,焊接接头焊核区的耐蚀性最差,这主要是由于异种焊接接头焊核区发生了显著的电偶腐蚀,导致较高的腐蚀电流密度。     

焊接参数对7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响

使用搅拌摩擦焊(FSW)设备,采用不同搅拌针转速和焊速对厚6 mm的7075高强铝合金平板进行对接试验,并对不同焊接工艺下的接头进行微观组织观察和力学性能测试。研究结果表明:7075铝合金FSW接头由焊核区(WNZ)、热机影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)及母材区(BMZ)组成;随着搅拌针转速的增大,接头中焊核区的晶粒越大;随着焊速的增大,接头中焊核区晶粒越细小;不同工艺参数下的FSW接头显微硬度分布曲线都呈W形。随着转速的提高和焊速的减小,接头显微硬度升高,但波动范围较小;随着转速和焊速的提高,接头抗拉强度先降低后提高;转速为400 r/min,焊速为120 mm/min时,接头抗拉强度最高,为417 MPa,是厚6 mm的7075铝合金FSW最佳的工艺参数。     

铝合金与低碳钢的异质搅拌摩擦焊接头组织与性能

采用搅拌摩擦焊方法,并在焊前将Q235低碳钢在150℃预热10 min,成功实现了8 mm厚5083-H112铝合金与Q235低碳钢的搅拌摩擦焊接,并进行了接头显微组织、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,该异质金属接头成形较好,焊缝质量较高,接头抗拉强度达到铝合金母材的81%;接头焊核区由Al相、Fe相和Fe3Al金属间化合物相组成。     

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。     

2A12/7075异种铝合金搅拌摩擦焊接头的组织及性能

对航空用5 mm厚的2A12/7075异种铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能进行了研究。结果表明：当旋转速度为1000 r/min,焊速80 mm/min,7075铝合金置于前进侧时,接头焊核区出现了洋葱环,该区域为细小均匀分布的等轴晶组织,晶粒平均尺寸为5.7 μm;两侧热影响区晶粒都有所长大,但前进侧热影响区更为明显。整个接头的显微硬度分布呈“W”型,最高硬度值出现在焊核区中心,达146.5 HV0.2,前进侧硬度较回退侧下降明显。接头抗拉强度达到392 MPa,分别是2A12铝合金母材强度的84.5%,是7075母材的71.1%,断裂位置处于前进侧热影响区。     

6061-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头组织与力学性能

针对6 mm厚6061-T6铝合金板材,在主轴转速800 r/min,焊接速度150 mm/min参数下实现双轴肩搅拌摩擦焊接,并对一部分试件进行焊后热处理。对焊态试件和焊后热处理试件同时进行金相试验、拉伸试验和显微硬度试验对比分析。在焊态下,接头平均抗拉强度为203 MPa,达到母材的64%,接头在焊缝区32 mm的宽度区域内显微硬度出现不同程度的下降,显微硬度分布呈"W"型;接头经焊后热处理后,焊态下溶解消失的强化相重新析出,使接头组织重新得到强化,热处理态接头平均抗拉强度为292 MPa,达到母材的92%,整个焊缝区显微硬度均得到提高,焊态下"W"型显微硬度分布规律消除。     

非铁金属的焊接

7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊接试验分析 在不同焊接参数下进行了7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊试验,对接头显微组织进行了光学和TEM分析．并测试了接头的抗拉强度和硬度分布。焊接工艺参数通过影响接头微观组织和焊接缺陷来影响接头的力学性能,在转速800r／min和焊速200mm／min的情况下,接头的抗拉强度最高达到母材强度的88％。     

非铁金属的焊接

7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊接试验分析 在不同焊接参数下进行了7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊试验,对接头显微组织进行了光学和TEM分析．并测试了接头的抗拉强度和硬度分布。焊接工艺参数通过影响接头微观组织和焊接缺陷来影响接头的力学性能,在转速800r／min和焊速200mm／min的情况下,接头的抗拉强度最高达到母材强度的88％。