AZ31B镁合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

对挤压态变形镁合金AZ31B进行搅拌摩擦焊连接。实验结果表明，可获得优质的焊接接头，接头抗拉强度可达母材的92．4％，但适当的工艺参数选择范围较窄。对焊缝的端面微观组织特征分析发现：焊核与母材组织差异极大．焊核区形成细小、均匀的再结晶组织，热力影响区呈层状分布且较宽，热影响区晶粒存在不明显的部分再结晶长大。前进侧热力影响区氧化物、杂质富集层的存在和应力集中是造成接头力学性能下降的主要原因。     

AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳裂纹扩展行为

文中研究了AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头的腐蚀疲劳裂纹扩展行为。结果表明,在1% NaCl溶液(质量分数)中,AZ31镁合金接头各区域的腐蚀疲劳裂纹扩展门槛值和强度均低于在空气环境中的结果,但裂纹扩展速度较高。在空气环境下,在裂纹扩展起始阶段,母材区域门槛值最低,裂纹最容易扩展,而在裂纹稳定扩展区域,焊核区域的裂纹扩展速率最快,为da/dN = 7.80×10-6(ΔK)2.78,前进侧热力影响区的裂纹扩展速率最慢,为da/dN = 1.94×10-5(ΔK)1.73。在腐蚀疲劳环境下,母材区域的门槛值最小,最容易发生扩展行为,进入稳定扩展阶段时,后退侧热力影响区扩展最快,为da/dN =3.12×10-4(ΔK)1.71,焊核区域扩展最慢,为da/dN = 2.78×10-4(ΔK)1.50。AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头各区域的腐蚀疲劳裂纹扩展机理主要是裂纹尖端的阳极溶解和氢脆机理。裂纹扩展路径曲折复杂,裂纹中部发现裂纹“闭环”和分叉形貌,裂纹尾部细小,出现裂纹“跳跃”情况,裂纹尖端附近的施密特因子分布不均匀,裂纹尖端附近的组织整体呈现较软的取向,裂纹总是沿着易于滑移的软取向组织扩展。     

AZ31B镁合金搅拌摩擦焊接头的组织与性能

对我国航天工业中常用的6.6 mm厚的AZ31B镁合金进行了搅拌摩擦焊试验,获得了型面良好、表面质量光滑、检测无缺陷的焊接接头。对比分析了镁合金在不同工艺参数下的焊接接头拉伸、硬度以及断裂等力学性能;同时,研究了AZ31B镁合金搅拌摩擦焊在不同区域的显微组织结构。结果表明,焊接接头抗拉强度达到250 MPa,为母材的89.3%,焊接接头硬度大于母材硬度,接头断裂位置位于前进边热力影响区附近;焊核区晶粒大小均匀,热力影响区晶粒大小不一,存在焊核区塑性流动和搅拌头的转动双重作用结构,从而论证了航天AZ31B镁合金搅拌摩擦焊的可行性。     

AZ31B镁合金搅拌摩擦焊工艺优化

采用搅拌摩擦焊(FSW)对AZ31B及加0.5%Ce的AZ3IB镁合金板材进行焊接试验.通过正交试验对FSW焊接工艺参数进行了优化.对于AZ31B镁合金,FSW最佳工艺方案为:轴肩下压量0.19mm,转速1400r/min,焊速40mm/min;对于添加0.5%Ce的AZ31B镁合金,FSW焊接的最佳工艺方案为:轴肩下压量0.17mm,焊速40mm/min,转速1300r/min.对加0.5%Ce的AZ31B镁合金FSW正交试验分析得出的最佳方案进行了验证,结果表明,焊接接头的拉伸强度为250.76MPa,延伸率为8.56%,断裂位置为热影响区.     

AZ31镁合金搅拌摩擦焊

研究了AZ31镁合金搅拌摩擦焊的焊缝成形、微观组织和力学性能.试验结果表明,随着旋转速度的增加,焊缝金属的塑性流动得到改善,孔洞消失;随着焊接速度的提高,焊核区晶体的动态再结晶得到抑制,晶粒被细化.最佳的工艺参数:旋转速度1 000 r/min,焊接速度45 mm/min,接头抗拉强度系数可达63.7％.     

AZ31镁合金搅拌摩擦焊接显微组织形成机制

搅拌摩擦焊接显微组织的一个显著特征就是焊核(Weld Nugget)的形成。采用AZ31镁合金为母材，通过金相和透射电镜分析搅拌摩擦焊接焊核的形成机制及接头不同区域的显微组织特征，并建立AZ31镁合金搅拌摩擦焊接的组织演变模型。结果显示，紧靠轴肩生成厚度约为37gm～47gm细密组织层。机械热影响区存在部分动态再结晶和较明显的塑性变形晶粒。焊缝底部有一厚约100gm～130gm的粗大组织层。熔核区的组织比较细小，沿厚度方向晶粒大小不均匀。同时提出一个焊核晶粒细化的简易模型，分析认为焊接过程中热过程和热机械搅拌作用对FSW接头组织的形成起决定性作用。     

焊接参数对AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响

研究了板厚为6mm的AZ31镁合金搅拌摩擦焊工艺,并对接头的断裂机制进行了考查。在转速为1000r/min,焊接速度为60～300mm/min条件下获得表面平整,无缺陷的焊缝。与母材相比,搅拌区的晶粒得到明显细化。随焊接速度增加,搅拌区的晶粒尺寸减小。搅拌区的硬度高于其他区域。焊接速度为150mm/min时,接头拉伸强度最高,达到母材的92.7%。断裂多发生在热影响区,热影响区晶粒粗大且分布不均,显微硬度最低,是焊接接头的薄弱环节。     

工艺参数对AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

以AZ31镁合金为研究对象,采用数值模拟和工艺试验相结合的方法,系统研究了焊接工艺参数对搅拌摩擦焊接头温度场分布、微观组织以及力学性能的影响. 有限元数值模拟的结果表明,随着转速的增加或焊接速度的降低,接头产热逐渐增加,接头上层温度明显高于下层温度,说明搅拌摩擦产热主要来源于轴肩的摩擦运动,而搅拌针摩擦运动和材料的塑性变形只提供了少量的产热. 工艺试验结果表明,随着焊接速度的增加,接头晶粒尺寸降低,且组织均匀性得到改善. 随着转速的增加,接头晶粒尺寸不断增大,过渡区晶粒的均匀性变差. 拉伸过程中裂纹在焊核区与热力影响区之间的界面处萌生和扩展. 其中,转速为1400 r/min、焊接速度为300 mm/min的接头具有较好的力学性能,断后伸长率为16.5%,抗拉强度为252 MPa,分别达到母材的75%和90%.     

异种镁合金AZ31B与AZ61A的搅拌摩擦焊工艺

对异种变形镁合金AZ31B与 AZ61A进行搅拌摩擦焊对接实验,研究了工艺参数对接头组织及力学性能的影响。结果表明：当采用凹面圆台形搅拌头,且将AZ31B置于后退侧进行施焊时较易得到成型良好、无焊接缺陷的对接接头,接头抗拉强度最高可达到母材AZ31B的90.5%。对焊缝的端面微观组织特征分析发现：接头各区域组织差异很大,前进侧热力影响区组织呈层状分布且较宽。当工艺参数不恰当时,该区域层间易产生氧化物和杂质物的富集。夹杂层的存在和应力集中是造成接头在前进侧热力影响区力学性能下降的主要原因。     

AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头力学性能

成功实现了2．5mn厚AZ31镁合金的搅拌摩擦焊接。焊接参数的选择决定接头的力学性能，通过拉伸和弯曲试验，分析了焊接参数的选择对接头性能的影响。试验结果表明，当焊接速度为75～150mm／min，旋转速度为900～l500r／min之间时，可以得到性能好的接头。为简化焊接参数的选择，同时考虑焊接速度和旋转速度的相互影响。提出一个新的评定参数R/ε，即单位长度上的旋转次数，并分析R/v与接头性能之间的关系。结果表明，iv R/r=8～15时，接头性能良好，可知，当焊接速度和旋转速度的选择在一个比较合理的范围时，R／v可以作为搅拌摩擦焊接参数选择的依据。     

厚板AZ31镁合金搅拌摩擦焊焊接接头的组织与性能

对10mm厚板A231镁合金成功进行了搅拌摩擦焊接,获得成形良好、表面光滑、无裂纹、无气孔的焊接接头.研究该搅拌摩擦焊接头不同区域的显微组织特征,并通过拉伸、冲击和硬度试验分析了焊接接头的力学性能.结果表明,焊缝中心区是均匀细小的等轴晶粒,热力影响区晶粒大小不均匀,存在较明显的塑性流变带结构;焊接接头的抗拉强度达到母材的80%以上,焊接接头的冲击韧性比母材高,焊接接头的显微硬度比母材稍有降低,焊接接头具有较好的力学性能,说明搅拌摩擦焊是焊接厚板镁合金的一种有效方法.     

搅拌摩擦加工AZ31镁合金低周疲劳性能研究

作为新型大塑性变形技术,搅拌摩擦焊接技术（FSW）已成功应用于超细晶材料的制备。本文采用FSW对热轧态AZ31镁合金进行连接,对母材和焊接接头的低周疲劳性能进行了研究。结果表明：在疲劳测试和单轴拉伸测试过程中,焊合区和前进侧热机械影响区交界处为性能薄弱区域。FSW AZ31接头的低周疲劳寿命,屈服强度,抗力强度以及断后延伸率均低于母材。AZ31镁合金疲劳测试过程种的主要变形机制为位错滑移,疲劳断口表面呈现出明显的疲劳纹。最终,我们发现母材和FSW接头低周疲劳行为符合Coffin-Manson和 Basquin关系     

Dissimilar friction stir welding between 5052 aluminum alloy and AZ31 magnesium alloy

Dissimilar friction stir welding between 5052 Al alloy and AZ31 Mg alloy with the plate thickness of 6 mm was investigated. Sound weld was obtained at rotation speed of 600 r/min and welding speed of 40 mm/min. Compared with the base materials, the microstructure of the stir zone is greatly refined. Complex flow pattern characterized by intercalation lamellae is formed in the stir zone. Microhardness measurement of the dissimilar welds presents an uneven distribution due to the complicated microstructure of the weld, and the maximum value of microhardness in the stir zone is twice higher than that of the base materials. The tensile fracture position locates at the advancing side (aluminum side), where the hardness distribution of weld shows a sharp decrease from the stir zone to 5052 base material.     

镁合金AZ31搅拌摩擦焊塑性流体流动

在AZ31镁合金待焊表面镀一层很薄的铜层来研究塑性材料的流动情况。试验结果表明，搅拌头首先搅动前进面的材料，使它们进入围绕搅拌头旋转和移动的区域；旋转区域的材料运动成螺旋状，在搅拌头的活动区域，材料旋转、前进、下降，而在旋转区域之外，材料向上运动。     

Fatigue behavior of friction stir spot welded AZ31 Mg alloy sheet joints

The fatigue behavior of friction stir spot welded (FSSW) AZ31 magnesium alloy sheet joints was investigated by tension–compression of fatigue test. The results suggest that all the fatigue failures occur at the stir zone of the FSSW AZ31 sheet joints, and all cracks initiate at the stir zone outer edge between the upper and lower sheet. When the cycle force equals 1 kN, the crack propagates along the interface of heat-affected zone and thermo-mechanical zone, simultaneously across the direction of force; while the cycle force equals 3 kN, the crack propagates along the diameter of stir zone and shear failure occurs finally. Moreover, the transverse microsections indicate that there is a tongue-like region at the outer edge of stir zone between the two AZ31 sheets, and the direction of tongue-like region is toward outside of the stirred zone and all fatigue cracks initiate at the tongue-like region.     

Friction stir welding of AZ31 magnesium alloy

Friction stir welding (FSW) is an new solid-phase joining technology which has more advantages over fusion welding methods in welding of aluminum and other non-ferrous metals. The effects of welding parameters on mechanical properties and microstructure during friction stir welding of AZ31 magnesium alloy were studied in this paper. Microstructures and mechanical properties of the joints were investigated by means of optical microscopy, scanning electric microscopy ( SEM ) , micro-hardness analysis, and tensile test. Experimental results show that the magnesium alloy can be successfully welded by FSW method, and the ultimate tensile strength (UTS) of FSW joint reaches up to 90 percent of base metal. The microstructures of welded joints exhibit the variation from dynamically recrystallized fine grains to greatly deformed grains. Hardness in nugget zone was found lower than the base metal but not too obvious.     

AZ31镁合金搅拌摩擦点钎焊接头微观组织和力学性能

研究了几种钎料及硬质相(锌钎料、锡钎料及SiC硬质相颗粒)对镁合金搅拌摩擦点钎焊接头微观组织、剪切力及硬度分布的影响。结果表明,加入锌钎料时,钎料能充分与母材发生冶金反应,生成MgZn2硬质相,焊核区的硬质相阻碍了金属的塑性流动,且在钎焊区会形成较大的钎焊界面,焊接接头剪切力从3．5 kN提升到了5．8 kN,且焊接接头具有较高的硬度。     

Fatigue properties of friction stir welded butt joint and base metal of MB8 magnesium alloy

The fatigue properties of friction stir welded(FSW) butt joint and base metal of MB8 magnesium alloy were investigated.The comparative fatigue tests were carried out using EHF-EM200K2-070-1A fatigue testing machine for both FSW butt joint and base metal specimens.The fatigue fractures were observed and analyzed using a scanning electron microscope of JSM-6063 LA type.The experimental results show that the fatigue performance of the FSW butt joint of MB8 magnesium alloy is sharply decreased.The conditional fatigue limit(2 × 10~6) of base metal and welded butt joint is about77.44 MPa and 49.91 MPa,respectively.The conditional fatigue limit(2 × 10~6) of the welded butt joint is 64.45%of that of base metal.The main reasons are that the welding can lead to stress concentration in the flash area,tensile welding residual stress in the welded joint(The residual stress value was 30.5 MPa),as well as the grain size is not uniform in the heat-affected zone.The cleavage steps or quasi-cleavage patterns present on the fatigue fracture surface,the fracture type of the FSW butt joint belongs to a brittle fracture.     

搅拌摩擦加工AZ31镁合金的超塑性

对搅拌摩擦加工AZ31镁合金的微观组织和拉伸力学行为进行了研究。结果表明,通过搅拌摩擦加工,热轧AZ31板材的平均晶粒尺寸由92.0μm细化到11.4μm。搅拌摩擦加工板材在高温下具有优异的塑性,伸长率在温度为723K和应变速率为5×10-4s-1的条件下达到1050%。该材料还具有高应变速率超塑性,在723K和1×10-2s-1的条件下伸长率达到268%。在相同实验条件下,母材由于晶粒尺寸粗大,没有显示出超塑性。