7N01铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能分析

通过7N01铝合金板材上下板等厚全平面三层搭接搅拌摩擦焊焊接,试验不同长度的搅拌头对接头的影响. 结果表明,搅拌头的形状与长度直接影响力学性能的稳定性,结构为“锥形”右旋螺旋槽、搅拌头长度为16 mm时焊接接头的力学性能性对比较稳定而且较优. 通过对接头断面形貌及硬度进行分析,得出焊核和热力影响区的分界线在前进侧和后退侧明显不同,焊核区是受到热循环和机械作用影响最严重的区域,组织变化程度最大,是合金元素过度饱和区域,晶粒得以细化,材料力学性能得到进一步提高,形成“峰值”硬度.     

7N01铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能

研究了在不同焊接参数的条件下,7N01铝合金搅拌摩擦焊接头的力学性能.结果表明,在特定的旋转频率和前进速度匹配条件下,下压量在0.3～1.0 mm范围波动,7N01铝合金搅拌摩擦焊接头的抗拉强度均能够稳定在340 MPa以上,达到母材的80%左右.通过扫描电镜观察断口发现,搅拌摩擦焊接头断口以韧窝型为主,在低倍下部分断口呈现出明显的分层现象,两层间分界部分呈现出阶梯状形貌.接头硬度测试表明,后退侧的平均硬度略高于前进侧,这也与拉伸测试中接头普遍断于前进侧的现象吻合.     

下压量对厚板7N01铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

对15 mm厚板7N01铝合金进行搅拌摩擦焊对接试验,焊后开展接头性能分析试验,研究下压量对7N01铝合金搅拌摩擦焊接头的静载拉伸性能、撕裂性能及疲劳强度的影响。研究结果表明,下压量对7N01铝合金搅拌摩擦焊接头静载强度和撕裂性能影响均不显著;随着下压量的增加,7N01铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳强度呈现上升趋势;下压量为1.0 mm时,15 mm厚板7N01铝合金FSW接头的综合性能最优。     

7N01-T4铝合金搅拌摩擦焊接头的形貌及力学性能

对15 mm厚7N01-T4铝合金采用3组焊接工艺参数进行搅拌摩擦焊。焊接速度均为200 mm/min,倾角θ均为0.5°,转速ω分别为300 r/min,350 r/min,400 r/min。所用搅拌头采用马氏体时效不锈钢制作,轴肩直径为37 mm,搅拌针为圆台形,针长14.8 mm,针体表面带有细牙螺纹和3个斜切平面。焊后进行外观检验、射线探伤、宏观断面检验、横向拉伸和弯曲试验。结果表明,3组参数所得焊缝外观良好,内部无孔洞、弱结合和S线等缺欠;焊接接头的抗拉强度在351~370 MPa之间,断后伸长率为11.9%~15.4%,拉伸试样均沿45°方向断裂,断口位于距离焊缝边缘约30mm的区域;在弯曲180°的条件下,正弯和背弯试样均未产生裂纹。     

高速列车用6061和7N01铝合金焊接接头断裂韧性分析

按照国家标准GB/T 21143-2007《金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法》求得高速列车用6061和7N01铝合金焊接接头中焊缝、热影响区和母材3个区域的CTOD值δ_c和J积分值J_c,借助于数理统计的方法对焊接接头的断裂韧性进行了分析,并结合金相组织和断口形貌分析了它们之间关系.结果表明,对数正态分布对小样本断裂韧性数据拟合程度最好;6061和7N01铝合金焊接接头中各区域δ_c值和J_c值热影响区最大,焊缝次之,母材最小;6061和7N01铝合金焊接接头比较,7N01铝合金焊接接头中母材和焊缝的δ_c值和J_c值都优于6061铝合金焊接接头的相同区域;热影响区的δ_c值6061铝合金优于7N01铝合金;而热影响区的J_c值7N01铝合金优于6061铝合金.     

激光对7N01铝合金复合焊焊接接头组织性能的影响

采用激光-MIG复合焊的方法,对高铁用7N01铝合金进行了焊接工艺试验,对复合焊过程中激光的作用进行了研究。给出了激光对焊缝成形的改善效果,测定并分析了接头的硬度分布,讨论了激光的加入对接头微观组织的影响。试验表明:激光的加入能够抑制驼峰,可以增大熔深,并且在文中所给参数下,不会对热影响区造成显著影响。本文最后探讨了激光-MIG复合焊过程中,激光作用的机理。     

高速列车用高强A7N01铝合金焊接接头的组织与性能

通过维氏硬度计、扫描电镜、能谱仪对高速列车用A7N01铝合金MIG焊接接头的显微硬度、微观组织、疲劳断口形貌及组织成分进行试验分析。结果表明,焊接接头热影响区淬火区晶粒细小,晶内有很多细小的强化相;软化区晶粒粗大,晶内细小强化相较少,强化相在晶界处聚集长大。热影响区晶内有很多粗大化合物Al8Fe2Si,这些粗大化合物中杂质元素Fe、Si含量较高,容易导致疲劳裂纹的萌生。在粗大化合物的边界部位有强化相MgZn2析出。焊接接头硬度分布不均匀,软化区硬度明显低于淬火区,焊缝硬度最低,为72.1 HV,母材硬度最高,为135 HV。疲劳模拟试验表明,在靠近熔合线的热影响区产生了疲劳裂纹,并在淬火区扩展至试样最终断裂。疲劳裂纹倾向于沿晶扩展,疲劳断口上有很多沿晶二次裂纹。     

搅拌头及工艺参数对厚板7050铝合金搅拌摩擦焊成形的影响

探索了搅拌头及工艺参数对7050铝合金搅拌摩擦焊接焊缝成形的影响.试验结果表明:搅拌头设计不合理及工艺参数选取不当都将导致焊缝成形不良.轴肩尺寸过大是导致焊缝出现隧道型孔洞的主要原因.工艺规范过强时,焊缝易产生飞边和隧道型孔洞等缺陷.在本试验条件下,采用Ⅲ号搅拌头、旋转速度300 r/min和焊接速度95 mm/min...     

高速列车用6N01铝合金焊接接头的组织与性能

采用钨极氩弧焊(TIG)方法对6N01铝合金进行焊接,对焊接接头的微观组织、力学性能进行了研究.结果表明,6N01铝合金焊接性能较好,焊接接头的强度为186.7 MPa,可达到母材强度的65.6%.在焊接热循环的作用下,焊接接头的力学性能相对于基材发生了较大的变化,焊接热影响区内的软化区是合金接头的最薄弱环节,拉伸试验时在该处发生断裂,其次是焊缝处.     

高速列车A7N01S-T5铝合金焊接接头晶间腐蚀性能研究

研究高速列车A7N01S-T5铝合金母材及焊接接头的晶间腐蚀行为,测定和观察腐蚀失重、硬度变化、断面和表面形貌.结果表明,在含氯的腐蚀介质中,焊接接头的腐蚀速率高于母材,热影响区是接头腐蚀最为严重的区域,腐蚀沿晶界扩展,形成网状裂纹.焊接热输入使热影响区的富锌强化相沿晶界连续析出,其电位最低因而成为腐蚀电池的阳极,不断...     

残余应力对高速列车A7N01铝合金焊接接头疲劳行为的影响

研究了残余应力在疲劳加载过程中的应力松弛行为,采用预拉伸、表面喷丸等表面预制残余应力的方法预制了表面残余应力,并研究了焊接接头的疲劳性能. 结果表明,在经过1×105周次循环载荷后,各个部位残余应力发生较大松弛,在经过2×105周次后,应力松弛较1×105周次时松弛幅度降低. 在2×105周次后,应力松弛不再明显,最终残余应力分布在拉应力20～40 MPa之间. 当引入残余应力后,各种条件下的实际应力循环比发生了明显的变化,当应力比R≥0时,随着R的增大,平均应力增大,试样的疲劳周次显著下降. 残余压应力会使裂纹萌生的周期缩短,同时加快疲劳裂纹扩展速率.     

微弧氧化处理改善7N01-T5铝合金搅拌摩擦焊接头的耐蚀性能

利用微弧氧化技术在7N01-T5铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头表面制备陶瓷涂层.通过SEM和XRD技术测试微弧氧化涂层的微观形貌、物相组成等,并采用中性盐雾试验研究微弧氧化及封孔处理对焊接接头耐蚀性能的影响.结果表明,微弧氧化可在FSW接头区域生成均匀的陶瓷涂层;陶瓷涂层表面残留许多火山口状放电微孔和熔融烧结痕迹,并且主要由α-Al2O3与y-Al2O3两相构成;微弧氧化涂层具有较好耐腐蚀性,沸水封孔能生成水合氧化铝,使孔壁膨胀、孔径变小,进一步增强涂层的耐蚀能力,经96 h盐雾腐蚀后的单位面积失重量仅为2.6 mg.     

A6N01S-T5铝合金厚板搅拌摩擦焊接头疲劳性能

对42 mm厚A6N01S-T5铝合金型材进行双面搅拌摩擦焊接,焊后沿焊缝横截面将接头分为上、中、下三层分别进行疲劳试验,探究其疲劳性能;通过金相组织观察、显微硬度测试、断口分析等方法分析接头疲劳断裂的原因。结果表明,接头疲劳断裂多发生在热影响区,上、中、下三层的疲劳极限分别为103.9 MPa、101.4 MPa和102.2 MPa;焊核区微观组织为细小等轴晶粒,热影响区组织形貌与母材接近,略有粗化现象;接头显微硬度分布呈W型,母材硬度约为108 MPa,焊核区约为75 HV,距离焊缝中心约10 mm的HAZ软化区硬度值最低,约为55~60 HV;疲劳源多为氧化物夹杂造成的应力集中诱发形成。     

7A52铝合金搅拌摩擦焊的焊缝成形

针对7．6mm厚的7A52铝合金，研究了搅拌头的形状和焊接工艺参数对焊缝成形的影响，分析了搅拌摩擦焊缺陷产生的原因。结果表明，搅拌头的形状决定了焊接时焊缝成形的旋转速度范围；搅拌头旋转速度、焊接移动速度、焊接倾角、搅拌头轴肩压入被焊接件表面深度等都对搅拌摩擦焊焊缝成形有重要影响，只有合适的工艺匹配才能保证焊缝成形良好。     

脉冲MIG焊对7N01铝合金焊接接头组织及力学性能的影响

采用金相、硬度、拉伸和微型剪切试验研究了7N01S-T5铝合金单脉冲MIG焊、双脉冲MIG焊和超微弧焊三种焊接工艺条件下焊接接头的组织及力学性能.结果表明,焊接热影响区晶粒长大,且析出强化相出现在晶界处;双脉冲MIG焊焊接接头系数高于单脉冲焊和超微弧焊,超微弧焊接接头韧性优于单脉冲和双脉冲焊接接头.     

高速列车用A6N01铝合金疲劳裂纹研究

通过疲劳试验研究了高速列车用A6N01铝合金疲劳裂纹的扩展。采用光学显微镜和扫描电镜分析了该铝合金的断口形貌和组织。结果表明,A6N01铝合金裂纹萌生于合金中的杂质和气孔处,裂纹扩展区存在疲劳裂纹,瞬断区具有较好的韧性。但合金的强度较低,疲劳试验时易断裂。     

A7N01P-T4铝合金激光-MIG复合焊接头微区性能

以高速列车用14 mm A7N01P-T4铝合金为研究对象,对其激光-MIG复合焊接头的焊缝（WM）、热影响区（HAZ）两个微区以及母材（BM）进行微区拉伸、断裂韧度等性能测试,并结合金相、断口扫描等分析该种接头各区及母材的性能差异.结果表明,A7N01P-T4铝合金母材的抗拉强度最高,其次为激光-MIG复合焊接头热影响区,焊缝最差;接头热影响区的断裂韧度J_m（14）值最高,约为119.580 kJ/mm2,其抵抗裂纹扩展的能力是3个区域中最强的;Shapiro-Wilk正态性检验表明,A7N01P-T4铝合金激光-MIG复合焊接头的断裂韧度测试结果具有较高的可靠性.     

搅拌摩擦搭接焊用搅拌头形貌优化研究进展

搅拌摩擦焊是一种新型固相连接技术,它的出现为铝合金等轻质合金的连接提供了新的有效途径。文中综述了关于搅拌摩擦搭接焊接头的基本特征、材料流动机理、搅拌头形貌优化等方面研究成果,并在此基础上对搅拌摩擦搭接焊中搅拌头的优化进行了展望。     

7N01铝合金焊接接头力学性能及静/动态失效分析

通过SEM,EDX等方法分析了7N01铝合金焊接接头的断口特征,探讨了焊接接头的静/动态失效过程。结果表明,接头拉伸力学性能良好,接头平均抗拉强度可达282 MPa,屈服强度为165 MPa,在1×10~7次的循环次数下接头的中值疲劳强度可达81.4 MPa,疲劳强度满足接头设计要求。拉伸断口和疲劳断口的瞬断区均为韧窝状形貌,韧窝细小均匀,其上弥散分布着第二相粒子,疲劳源区主要位于接头近表面应力集中程度较大的焊趾位置。