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。     

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。     

基于田口方法的AZ31镁合金搅拌摩擦点焊工艺参数优化

按照正交表对9组AZ31镁合金搭接试样进行搅拌摩擦点焊,采用田口方法对接头的力学性能进行了信噪比和方差分析。结果表明,搅拌摩擦点焊工艺参数对接头最大拉伸载荷影响由大到小依次为旋转速度、停留时间和压下量。在1 000 r/min旋转速度、5 s停留时间、4.6 mm下压量条件下,得到的接头具有最大的拉伸力。组织和硬度分析表明,拉伸承载能力最强的试样冶金结合区和拉伸变形量最大,但硬度值最低。拉伸断口形貌分析表明,点焊接头断裂方式均为韧-脆混合型断裂。     

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。     

焊接参数对塑流摩擦点焊接头组织和性能影响

分析了流动摩擦点焊接头的微观组织和硬度分布,并对转速、下压速度和停留时间对塑流摩擦点焊接头拉伸的载荷-位移曲线、最大载荷、断裂机制进行了研究。结果表明:硬度分布沿焊缝中心对称,焊核区硬度高于母材,最低值出现在热影响区;当转速为750 r/min,下压速度30 mm/min,停留时间为15 s时,拉伸载荷最大,为6.64 kN,大多数塑流摩擦点焊接头的载荷随着位移的增加先升高后逐渐降低,为"Hook缺陷断裂",个别接头的载荷随着位置的增加升高,到达最大值后突然下降,为"界面剪切断裂"。     

6061/7050异种铝合金搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

采用扫描电镜、金相显微镜观察,硬度测试和拉伸试验对6061/7050异种铝合金搅拌摩擦焊接头的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,在接头的搅拌区形成了两种母材混合的漩涡状结构,在6061铝合金一侧热力影响区形成了细小的动态再结晶组织。6061侧焊接区硬度最低,在拉伸载荷下,接头沿该区域以塑性断裂方式发生破坏。接头强度随着焊接转速的提高而增大,在转速为410 r/min时抗拉强度达到192 MPa。     

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。     

铝合金回填式搅拌摩擦点焊组织及力学性能分析

采用回填式搅拌摩擦点焊技术对7075-T6铝合金进行了点焊试验.对接头进行了显微组织、显微硬度、剪切和十字形拉伸测试.结果表明,接头显微组织可分为焊核区、热力影响区、热影响区及母材;在焊缝中发现了钩状缺陷、孔洞、未焊合、未完全回填及粘连韧带等缺陷;焊缝区显微硬度呈W形分布,焊点中心呈V形分布;在旋转频率为1 400 r/min,焊接时间为4s时,接头的抗剪强度达到最大值125.6 MPa,为母材强度的39.6％;接头的十字形拉伸载荷随工艺参数的变化规律比较复杂,最大十字形拉伸强度可达43.9 MPa.     

7075铝合金薄板搅拌摩擦点焊接头力学性能研究

采用正交试验法对7075铝合金薄板搅拌摩擦点焊工艺参数进行了优化,分析了点焊接头的成形情况,测试了接头的抗拉强度和焊点的硬度,分析了接头冶金结合面积与最大抗拉载荷之间的关系.结果表明,焊接停留时间对焊点抗拉强度的影响最显著,其次是搅拌头旋转速度,而轴肩下压量的影响最小.焊接工艺参数为:停留时间6s、下压量0.2mam、旋转速度1 500 r/min时,焊点最大抗拉载荷为6.07 kN,焊点表面成形良好,冶金结合程度最佳,焊点硬度分布呈“W”形,热影响区硬度值最低.     

基于正交试验的双面搅拌摩擦点焊工艺研究

采用双面搅拌摩擦点焊工艺,以2 mm厚5052铝合金为研究对象,设计了四因素四水平的正交试验,研究了搅拌头旋转速度、进给量、进给速度及停留时间的匹配关系及对接头力学性能的影响。结果表明:搅拌头旋转速度是影响接头剪切力的四个因素中最主要的因素,使用最优工艺参数焊接的接头剪切力达到6.3 k N,接头显微硬度呈现W形,焊核区硬度与母材相当,约为83 HV,最低硬度出现在焊核区与热机影响区之间,约为45 HV。     

铁素体基体球墨铸铁与08F钢搅拌摩擦搭接焊研究

对铁素体基球墨铸铁与08F低碳钢进行了搅拌摩擦搭接焊,利用拉伸试验机、扫描电子显微镜、显微硬度计研究搅拌头转速和进给速度对接头拉剪断裂载荷和显微组织的影响。结果表明,搅拌头转速为1 000 rpm时,焊缝试样拉剪断裂载荷较高,最高达8 000 N,断裂于08F低碳钢,在搅拌区的接合面附近存在高硬度马氏体,进给速度在40~70 mm/min范围内变化,对断裂载荷影响不大;搅拌头转速600 rpm时,在前进边和后退边的接合处均形成了珠光体组织,焊缝试样拉剪断裂载荷较低,断裂于搅拌区的球墨铸铁母材,为脆性断裂,因搅拌作用被拉长的石墨为裂纹扩展提供了条件。     

高强铝合金可变转速回填式搅拌摩擦点焊温度场及接头组织性能调控

针对7B04-T74铝合金,采用可变转速回填式搅拌摩擦点焊(variable rotation speed-refill friction stir spot welding, V-RFSSW)新方法开展了数值仿真及试验研究. 结果表明,V-RFSSW温度场围绕搅拌头轴线呈圆形对称分布,焊点高温区域集中在搅拌套空腔内部. 与扎入阶段转速相同的常规回填式搅拌摩擦点焊(refill friction stir spot welding, RFSSW)相比,V-RFSSW新方法既可在扎入阶段使材料充分塑化,以保证焊点成形,同时,通过降低回填阶段搅拌头转速降低焊接峰值温度及高温停留时间,抑制组分液化的发生,避免了共晶相的生成. V-RFSSW与常规RFSSW接头显微硬度均呈“W”形分布,且扎入阶段转速相同的情况下V-RFSSW接头搅拌区平均硬度更高. 在拉剪载荷下两种接头均以“纽扣”形式发生断裂,其中V-RFSSW接头拉剪失效载荷为8835 N,高于RFSSW接头的8162 N.     

工艺参数对钛/铝搅拌摩擦点焊成形及拉剪性能影响

对3 mm厚的TC4钛合金和3 mm厚的2A14铝合金进行直插式搅拌摩擦点焊试验,通过对各种工艺条件下的点焊接头焊点表面形貌观察和剪切拉伸试验。分析了不同工艺参数对点焊接头形貌和拉剪性能的影响。结果表明:在本次试验研究范围内,随着搅拌头旋转速度、轴肩下压量和停留时间等工艺参数变量的增加,焊点表面成型变好;当工艺参数增加的过大时,焊点表面成型又会重新变差。搅拌头旋转速度、轴肩下压量和停留时间等工艺参数对点焊接头剪切拉伸强度的影响都是随着该变量的增加呈现先增大后减小趋势;当搅拌头旋转转速为950 r/min、停留时间为9 s和轴肩下压量为0.3 mm时,焊点表面成型较好,此时接头的剪切拉伸载荷达到最大值,为7.262 k N。     

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。     

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.     

Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金搅拌摩擦焊接头显微组织、力学性能及腐蚀性能

采用硬度测试、金相显微、透射电镜、慢应变速率拉伸、扫描电镜和极化曲线对2 mm厚Al-Mg-Mn-Sc-Zr冷轧-退火板材搅拌摩擦焊接头的显微组织、力学性能及腐蚀性能进行了研究。结果表明:焊接接头的硬度相比母材有所降低,硬度最低值出现在前进侧搅拌区与热机影响区的交界处;焊接接头在空气中和3.5%Na Cl(质量分数)溶液中的抗拉强度和伸长率均低于母材的,且应力腐蚀敏感性增加。此外,在焊接接头中,热机影响区是耐蚀性最差的区域,但是在空气和3.5%Na Cl溶液中的拉伸试样均断裂在厚度最薄的搅拌区而不是耐蚀性最差的热机影响区,可见应力腐蚀对试样断裂的影响有限,说明Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金搅拌摩擦焊接头具有较好的抗应力腐蚀性。     

2219-T87铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊方法对8mm厚2219-T87铝合金进行了焊接.对接头的宏观形貌、微观组织、显微硬度及断口形貌进行了分析.结果表明,焊核区为细小的等轴晶粒,晶粒尺寸远小于母材;热机影响区发生了弯曲变形;热影响区组织出现了明显粗化.前进边热机影响区和焊核区形成明显分界线,后退边相对模糊.搅拌摩擦焊对接头各区域沉淀相分布形态有重要影响.接头室温拉伸强度可以达到母材的70%以上.沿焊缝横截面的显微硬度的分布显示,硬度最低点位于后退侧热影响区区域,断裂位置位于后退侧热影响区处,接头的断裂形式为韧性断裂.     

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。     

1420铝锂合金搅拌摩擦焊接力学性能

针对厚度为2.8 mm的1420铝锂合金进行搅拌摩擦焊接研究,了解搅拌摩擦焊工艺参数对接头组织和性能影响.结果表明,在优化焊接参数条件下,1420铝锂合金的搅拌摩擦焊接头抗拉强度和断后伸长率均能够达到母材的90%,并且较大的焊接热输入有利于进一步提高搅拌摩擦焊接头的强度系数.通过拉伸断口扫描及显微硬度观察,1420铝锂合金搅拌摩擦焊接头拉伸断口主要为准解理和韧窝断裂的复合断口,对比各个区域的显微硬度,焊缝区域硬度高于母材,且后退侧热力影响区硬度最高,而且搅拌摩擦焊接头中存在典型的"S"线特征.     

搅拌摩擦点焊工艺参数对接头组织及力学性能的影响

采用回填式搅拌摩擦点焊技术制备1.0 mm厚 6016-T4 铝合金点焊接头,并通过正交试验法对其表面成形、剪切拉伸、十字拉伸和显微硬度进行分析,探究焊接工艺参数对6016-T4铝合金点焊接头组织及力学性能的影响。结果表明,焊接时间4.5 s、旋转速度1 600 r/min、下扎深度1.4 mm为最佳焊接工艺参数,接头剪切拉伸力、十字拉伸力分别为4.02 kN与1.32 kN;中间部位的搅拌针作用区硬度较为均匀,硬度值高于母材区;焊点接头在剥离试验过程中均未出现松动,说明焊点牢固,质量良好。