常规FSW与双轴肩FSW对铝合金接头组织和性能的影响

对采用常规FSW和双轴肩FSW所得到焊接接头性能进行试验研究,测试了两种焊接得到的焊接接头的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率,并对接头的微观组织和断口形貌进行了观察和分析.结果表明,双轴肩FSW接头横截面形成了一组由内向外扩张“洋葱环”状的椭圆环;常规FSW焊核区与热力影响区之间组织发生明显变化;硬度的最低处为双轴肩FSW前进侧热力影响区,最高处为双轴肩FSW接头上表面焊核区;常规搅拌摩擦焊接头的综合力学性能最好,双轴肩次之;断口形貌分析表明,接头断裂模式均为韧性断裂,且常规FSW断口韧窝尺寸比双轴肩FSW接头韧窝小而深,表现出更好的塑性.     

6082铝合金双轴肩FSW接头组织及腐蚀性能

利用光学显微镜及动电位极化曲线技术,研究了12mm厚6082一T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头组织形貌及其电化学性能．结果表明,主轴转速600r／min,焊接速度为300mm／min,搅拌头倾角为0°的焊缝组织出现了明显的变化,焊合区组织发生了动态再结晶,形成细小的等轴晶结构;母材的腐蚀形貌比较粗糙,表面有较深的点蚀坑,而接头焊核区表面腐蚀形貌均一,点蚀现象较轻;动电位极化测试表明双轴肩搅拌摩擦焊接头焊核区的腐蚀电压比母材高,耐腐蚀性能比母材好．     

2219铝合金FSW接头低温力学性能研究

2219铝合金广泛应用于运载火箭推进剂贮箱中,但其气孔敏感性较强,而搅拌摩擦焊是固相连接技术,不仅可以降低2219铝合金的气孔敏感性,还可以提高其焊接接头强度系数,是适合于2219铝合金的焊接工艺。分析-183℃、-120℃下2219铝合金母材和FSW接头的力学性能和断口,并与室温下的力学性能和断口进行对比。结果表明:2219铝合金母材和FSW接头的低温力学性能优于室温。     

AA2219-T87铝合金双轴肩搅拌摩擦焊的腐蚀行为

采用电化学腐蚀和浸泡腐蚀试验对双轴肩搅拌摩擦焊AA2219-T87型铝合金的不同区域进行了腐蚀研究。结果表明,焊缝区具有最高的耐腐蚀性,母材的耐腐蚀性最差。母材中析出相的体积分数最高,越靠近焊核,析出相回溶数量越多。焊核区由细小的等轴晶组成,只存在少量θ相     

2219-T6铝合金FSW接头疲劳寿命预测

通过对2219-T6铝合金搅拌摩擦焊对接接头进行金相观察、疲劳试验和显微硬度测量,对接头的不均匀性和疲劳性能进行分析。结果表明,接头最低硬度和疲劳源基本都在热影响区。基于接头各区的显微硬度、微观形貌及微拉伸试验测试,建立接头的弹塑性有限元模型,并在循环加载下模拟接头的应力和应变分布。利用Smith-Watson-Topper损伤公式和性能薄弱区域的应力、应变数据对焊接接头进行疲劳寿命预测,预测结果与试验结果相比,寿命误差基本在两倍因子之内。     

6mm厚6061-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺方法研究

针对6 mm厚6061-T6铝合金板材,设计制造了不同结构形式和尺寸规格的双轴肩搅拌摩擦焊工具,并对搅拌摩擦焊工具的结构形式和尺寸规格对焊接过程及焊接接头质量的影响进行了系统的分析研究：设计制造了两体式和三体式双轴肩搅拌摩擦焊工具,并对两种结构形式进行分析;设计制造了环状轴肩和凹面轴肩,通过焊接工艺试验得知凹面轴肩焊缝成形性优于环状轴肩;设计制造了正-反螺纹搅拌针、正螺纹搅拌针、整圆柱搅拌针和圆柱铣扁搅拌针;圆柱铣扁搅拌针焊缝焊接质量优于其他三种结构形式的搅拌针。采用凹面轴肩和圆柱铣扁搅拌针组装成的搅拌头,对6 mm厚6061-T6铝合金板材进行焊接,在主轴转速为800 r/min、焊接速度为150 mm/min工艺参数下,焊接接头得到最大抗拉强度值为220MPa,达到母材抗拉强度（315 MPa）的70%。     

焊接热输入对铝合金双轴肩搅拌摩擦焊缝形貌与接头性能的影响

系统研究了焊接热输入对双轴肩搅拌摩擦焊接头焊核区轮廓和拉伸性能的影响. 接头宏观组织形貌结果表明,随着焊接热输入因子的逐渐升高,双轴肩搅拌摩擦焊接头焊核区依次展现出“哑铃形”、“焊核变平”、“焊核凸出”轮廓. 焊核凸出是高热输入条件下双轴肩搅拌摩擦焊接头特有的一种物理现象,且往往伴随产生内部孔洞型缺陷. 焊核区轮廓形貌取决于双轴肩搅拌摩擦焊缝厚度中心沿径向向外运动的塑性金属流动场与热力影响区中部的相互作用. 拉伸性能结果表明,随着焊接热输入因子的逐渐升高,双轴肩搅拌摩擦焊接头拉伸性能呈现出逐渐下降的趋势.     

含缺陷的A6005铝合金FSW接头疲劳性能研究

双轴肩搅拌摩擦焊由于其接头结构设计简单、轻便等优点被逐步推广使用。“复兴号”高速列车中底板、平顶、裙板、隔墙、高压箱底板等均采用双轴肩搅拌摩擦焊工艺。在双轴肩搅拌摩擦焊过程中,一般容易产生未焊满、错边、轴向偏移等焊接缺陷。然而,在判定上述缺陷的失效尺寸、失效形式及失效周期时,国内外相关行业尚没有一套严格的标准。通过对不同尺寸的缺陷进行常规力学性能、疲劳性能等相关试验。结果表明：含未焊满缺陷的焊接接头的抗拉强度较无缺陷的抗拉强度降低约15%,硬度降低约10%,焊缝处残余应力水平升高约20%。对焊接接头的疲劳性能进行了研究,获得了各试样的S-N曲线,并进行了分析,结果表明：应力比R=0.1,频率60 Hz下,随着未焊满缺陷尺寸的增大,疲劳性能降低。     

6082-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头成形及力学性能

采用分体式双轴肩搅拌摩擦焊（Bobbin-tool friction stir welding,BT-FSW）实现了10 mm厚6082-T6铝合金板材的焊接,搅拌针表面的加工螺纹特征有助于搅拌针诱发周围材料的单一剪切变形,在增加搅拌针周围材料变形复杂程度的同时提高应变速率,从而有助于弱化材料在BT-FSW接头区域组织。结果表明,当转速为300 r/min,焊接速度为400 mm/min,且压入量为0.5 mm时,获得表面及内部宏观成形良好的BT-FSW接头,接头宏观形貌呈典型的“哑铃形”;在较高程度的塑性变形影响下,BT-FSW接头内的晶粒发生动态再结晶从而生成细小的等轴晶;由于接头不同区域的摩擦热输入分布不同,接头的硬度分布呈典型的W形分布;接头抗拉强度约为母材强度的77%,断后伸长率约为母材的69%。     

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。     

Microstructure and corrosion behaviour of Al coating deposited by cold spraying onto FSW AA2219-T87 joint

This work evaluates the microstructure and corrosion behaviour of Al coating deposited by cold spraying onto FSW AA2219 alloy. The results showed that a dense coating could be deposited on the FSW joint surface with low porosity (0.77%). XRD analysis indicated that no new phases were formed during the spraying. Refined grains were observed in the coating as expected by SEM results. Electrochemical tests revealed the coating had positive corrosion resistance performance. Immersion tests confirmed that the coating effectively withstood the corrosion attack in an aggressive environment and a typical intergranular corrosion can be observed in the surface of the coating particles.     

7B05铝合金搅拌摩擦焊接头的微观组织和力学性能

采用搅拌摩擦焊双面焊接工艺焊接42 mm厚7B05-T5铝合金型材,利用金相组织观察、显微硬度测定、拉伸能测试等方法研究了搅拌摩擦焊接头的微观组织特征和力学性能。结果表明,焊核区由于发生了动态再结晶,其组织为细小的等轴再结晶组织;焊缝两侧的热机影响区受力和热的双重作用,组织发生一定程度的变形和回复;热影响区组织和母材相似,受热循环作用发生了粗化。力学实验表明,接头的抗拉强度达303 MPa,为母材的90%,拉伸试样均断裂于近缝区热影响区,这与显微硬度分布测定的热影响区软化区位置一致。     

Comparison of susceptibility to pitting corrosion of AA2024-T4, AA7075-T651 and AA7475-T761 aluminium alloys in neutral chloride solutions using electrochemical noise analysis

The susceptibility to pitting corrosion of AA2024-T4, AA7075-T651 and AA7475-T761 aluminium alloys was investigated in aqueous neutral chloride solution for the purpose of comparison using electrochemical noise measurement. The experimentally measured electrochemical noises were analysed based upon the combined stochastic theory and shot-noise theory using the Weibull distribution function. From the occurrence of two linear regions on one Weibull probability plot, it was suggested that there existed two stochastic processes of uniform corrosion and pitting corrosion; pitting corrosion was distinguished from uniform corrosion in terms of the frequency of events in the stochastic analysis. Accordingly, the present analysis method allowed us to investigate pitting corrosion independently. The susceptibility to pitting corrosion was appropriately evaluated by determining pit embryo formation rate in the stochastic analysis. The susceptibility was decreased in the following order: AA2024-T4 (the naturally aged condition), AA7475-T761 (the overaged condition) and AA7075-T651 (the near-peak-aged condition).     

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。     

2060铝锂合金FSW接头微观组织和力学性能

对2060铝锂铝合金FSW接头性能进行分析,采用光学显微镜、SEM、EBSD等手段对2060铝锂合金的微观组织、拉伸性能、显微硬度、断口形貌、各向异性等性能进行分析.结果表明,最高强度系数为89.9%,最高延伸率为9.44%;FSW接头各向异性不明显;2060铝锂合金主要强化相为Al₂CuLi,并且沿一定晶体学取向分布,对基体有较强的强化作用.在焊核区及热影响区处,析出相溶解,在冷却过程中析出并长大,与基体没有特定的晶体学取向关系,形成粗大的平衡相;由于焊接过程中剧烈的塑性变形与动态再结晶,织构变为弱织构,不存在明显的晶体学取向.     

5052铝合金FSW接头组织和力学性能

采用搅拌摩擦焊焊接8 mm厚5052-O铝合金,并对焊接接头进行了显微组织观察和力学性能测试。结果表明:接头组织左右不对称,前进侧与母材分界线较明显,后退侧与母材分界线较模糊;焊接接头抗拉强度平均值为193.5 MPa,接头强度可达母材的99%,伸长率可达母材的84%;焊接接头正弯角和背弯角均可达到180°,弯曲性能良好;焊核区显微硬度约为72 HV,略高于母材,硬度最低点出现在前进侧熔合过渡区。     

Relationship between microstructure, microhardness and corrosion sensitivity of an AA 2024-T3 friction stir welded joint

Corrosion sensitivity of a friction stir welded (FSW) AA2024-T3 aluminum alloy has been investigated using both normalized intergranular corrosion test (ASTM-G110) and local electrochemical open circuit potential measurements. In addition, Vickers microhardness and microstructural analysis have been performed.The HAZ close to the TMAZ is the most sensitive to intergranular corrosion because of the presence of continuous lines of S′(S) intergranular precipitates at grain boundaries. Pitting corrosion is due to the intermetallic particles. Their fragmentation produced by stirring effect modifies the pitting corrosion behavior. Microhardness variations depend on the relative volume fraction of GPB zones and S′(S) intragranular precipitates.     

6061铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能

对厚度6 mm的6061铝合金进行了搅拌摩擦焊对接焊,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验机及电化学工作站等设备对焊接接头的金相组织、断口形貌、拉伸性能和腐蚀性能进行了测试和分析。结果表明,当焊接速度为80 mm/min、旋转速度在600～1 500 r/min之间时,焊接接头的外观良好,无明显缺陷。随着旋转速度的增加,焊核区晶粒呈现出先减小后增大的现象。当旋转速度为1 200 r/min时,焊核区的晶粒最细小,焊接接头的抗拉强度和断后伸长率最高,分别为168 MPa和14.7%,焊缝强度达到了母材的81.9%,焊接接头的断裂形式为以韧性断裂为主的韧-脆混合断裂模式。随着旋转速度增大,搅拌摩擦焊接头的耐腐蚀性能呈现先上升后下降的趋势,当搅拌头旋转速度为1 200 r/min时,焊接接头的耐腐蚀性能最好,其腐蚀电流密度最小为2.4×10-5 A/cm2。创新点： 研究了旋转速度焊接工艺参数与搅拌摩擦焊焊接头耐腐蚀性能之间的关系。     

铝锂合金FSW焊接接头性能

研究2060铝锂铝合金FSW焊接接头性能,采用光学显微镜、SEM等手段分析2060铝锂合金的微观组织、拉伸性能、显微硬度、断口形貌等性能,结果表明:在用FSW焊接2060铝锂合金过程中,当转速升高时,焊核区硬度升高;当焊速升高时,焊核区硬度基本不变,但热影响区硬度最低点向远离焊核区中心的方向移动;较高的焊接速度下(200 mm/min),随转速增加,接头强度逐渐升高,强度系数最高可达到89%;在较低焊接速度下(80 mm/min),随转速的增加,接头强度最高可达母材的87%,延伸率为10%;当转速较低时,断口呈层状结构;当转速较高时,断口出现小的韧窝。     

MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响

研究了MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响. 结果表明, MIG/FSW叠加焊缝熔合良好,叠加位置未出现气孔等缺陷,FSW焊核区及热影响区组织发生粗化,叠加位置附近微观组织出现明显改变;叠加区域硬度明显降低,尤其是FSW焊缝热力影响区和热影响区. FSW、中心叠加、前进侧热力影响区叠加和后退侧热力影响区叠加MIG焊接头的抗拉强度分别为219.8, 188.0, 195.4和191.4 MPa,MIG焊叠加降低了接头的抗拉强度,断口均表现韧性断裂特征;FSW焊接头及带有MIG叠加焊缝余高的三种接头中值疲劳强度分别为76.7, 65.0, 67.5和65.0 MPa,MIG焊叠加也使FSW接头的疲劳性能有所下降.