2219铝合金厚板搅拌摩擦焊接温度场数值模拟

通过已建立的数学模型利用ANSYS软件,对14mm厚2219铝合金搅拌摩擦焊接过程(搅拌头插入阶段和焊接稳定阶段)中的温度场进行数值模拟,并与在焊缝相应位置埋入热电偶检测结果进行对比分析.试验发现,搅拌头插入阶段焊缝的温度变化与焊接速度无关,开始阶段升温速率最大;焊接稳定阶段,沿板厚度方向呈现上宽下窄、上高下低的温度梯度分布趋势.两个阶段都是旋转频率越高,焊缝的峰值温度越高.结果表明,温度场模拟与试验检测结果基本吻合,数学模型正确.

冷却条件对2219-T62铝合金厚板搅拌摩擦焊接头耐蚀性的影响

通过开路电位(OCP)、动电位极化曲线、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)研究水冷和空冷对20 mm厚2219-T62铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头在3.5%NaCl溶液中耐蚀性的影响。结果表明,与2219铝合金母材和FSW焊缝热影响区相比,具有较高电位、较低腐蚀电流密度和细小均匀沉淀强化相的2219铝合金FSW焊缝焊核区,在3.5%NaCl溶液中具有较好的耐蚀性。与空冷接头相比,水冷FSW接头的耐蚀性明显提高。通过显微组织形貌分析可知,2219铝合金FSW接头在含氯离子腐蚀溶液中的耐蚀性取决于电位的高低和第二相粒子尺寸和分布。

厚板铝合金搅拌摩擦焊接头显微组织与力学性能

对14 mm厚板铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头焊核区微观组织、整体和分层切片力学性能进行了研究。结果表明,当旋转速度为400 r/min,焊接速度为60—100 mm/min时,接头抗拉强度σ_b、屈服强度σ_(0.2)和延伸率δ随焊速的升高而降低。焊缝分层切片的σ_b,σ_(0.2)和δ上部最高,分别达到了186.7 MPa,100.3 MPa和14.1%;下部最低,分别为157.5 MPa, 80.2 MPa和10.1%。微观断口中存在大量的网状韧窝,切片上部韧窝最深,焊缝根部可见沿晶界的二次裂纹和浅韧窝。显微硬度分布为焊缝上部高于下部,沿焊缝中心呈不对称分布.焊核区上部等轴再结晶晶粒尺寸大于焊缝下部.焊核区上部的第二相粒子相对下部更均匀和细小,强化作用增强.

厚板铝合金搅拌摩擦焊接头不同状态微观组织与力学性能

对14 mm厚2219-O铝合金板进行了搅拌摩擦焊接,研究了无缺陷、有缺陷和经焊后热处理的接头分层切片的微观组织、力学性能和断裂方式.结果表明:无缺陷接头的抗拉强度σ_b和屈服强度σ_(0.2)分别从上部的160.8和96.8 MPa下降至底部的146和86 MPa:有缺陷接头的σ_b和σ_(0.2)分别从上部的132.9和94 MPa下降至底部的126和78.8 MPa;经焊后热处理的试样中部的σ_b最高,达到243.8 MPa,而上部的σ_(0.2)最高.为123.3 MPa;延伸率δ则依次升高,无缺陷、有缺陷和热处理后接头的δ分别由上部的6.7%,4.8%和7.5%升高至底部的10.1%,8.5%和14%.经焊后热处理的接头焊核区晶粒沿厚度方向更均匀和细小,力学性能明显提高.并以韧性断裂为主,显微硬度波动很小.对于有缺陷接头,焊接缺陷严重降低了接头的力学性能,主要以韧-脆混合方式断裂,各分层的显微硬度均低于无缺陷接头.

TC4/TA15异种钛合金激光焊焊缝的显微组织和高温力学性能

研究不同焊接工艺参数条件下TC4/TA15异种钛合金激光焊接接头的显微组织和高温力学性能。结果表明:TC4/TA15异种激光焊焊缝熔合区由含针状α’马氏体的粗化β柱状晶组成,热影响区主要由初始α相和β转变相组成,TA15侧热影响区的宽度窄于TC4侧热影响区的宽度。TC4/TA15异种接头的屈服强度和抗拉强度随温度的升高而降低,高温拉伸强度从高到低的顺序为TA15母材>异种接头>TC4母材,800°C时塑性变形程度最高。TC4/TA15异种接头横截面的最高显微硬度位于焊缝中心,热处理后接头的显微硬度整体降低,但硬度分布特征未发生改变。异种接头的高温拉伸断裂均发生在TC4母材侧,并在拉伸过程中发生明显颈缩,微观断口呈现韧性断裂特征。

厚板铝合金搅拌摩擦焊温度场的检测与分析

在焊缝中埋入热电偶,检测了厚板铝合金搅拌摩擦焊缝不同特征点的温度变化曲线,获得了厚板铝合金搅拌摩擦焊温度分布的规律。检测结果表明:旋转速度ω和焊接速度v的比值(ω/v)越大,特征点峰值温度越高,同一位置前进侧的特征点峰值温度高于后退侧15℃左右。焊缝厚度方向温度曲线在升温过程中,65 s前曲线的斜率基本相同,65 s后上表面的曲线斜率最大。在降温过程中,上表面的降温快于下表面,130 s后上表面温度低于下表面。

TC4/TA15异质钛合金激光焊焊缝的显微组织和力学性能（英文）

研究TC4/TA15异质钛合金激光焊焊缝的显微组织和力学性能。结果表明:TC4/TA15异质钛合金激光焊缝熔合区显微组织由针状α相和马氏体α′组成,TC4侧热影响区主要是残余α相和马氏体α′,TA15侧热影响区则出现了大量等轴α相。焊缝显微硬度呈现不对称特征,熔合区最高,TA15母材区最低。随应变速率由1×10^(-4) s^(-1)增加到1×10^(-2) s^(-1),接头屈服强度和抗拉强度均升高,且满足TC4母材>TC4/TC4同质接头>TA15母材>TA15/TA15同质接头>TC4/TA15异质接头,而硬化能力和应变硬化指数则降低。不同应变速率下拉伸TC4/TA15异质接头均在TA15母材断裂,断口呈现韧性断裂特征。

7085铝合金双面搅拌摩擦焊缝沿板厚方向组织演变规律（英文）

利用电子背散射衍射技术(EBSD),研究7085-T7452铝合金双面搅拌摩擦焊缝组织演变规律。结果表明:相对于7085-T7452铝合金母材,双面搅拌摩擦焊缝的晶粒发生明显细化,焊缝的大角度晶界体积分数在300 r/min的旋转速度时较高(75%以上),随着旋转速度升高到950 r/min而降低。热-机影响区被拉长晶粒和热影响区部分等轴粗大晶粒的平均尺寸分别是7.3和15.7μm,且大角度晶界体积分数分别为43%和30%。与母材相比,双面搅拌摩擦焊缝焊核区(100)、(110)和(111)极图的强度降低,且沿板厚方向存在较大的差异。

2219-O铝合金厚板搅拌摩擦焊接缺陷分析

针对14mm厚2219-O铝合金在不同的焊接参数条件下进行搅拌摩擦焊接(FSW),分析了FSW典型缺陷产生的原因,以及焊接参数和搅拌头形状对缺陷形成的影响。拉伸试验结果表明,有孔洞或隧道型缺陷的接头屈服强度、抗拉强度和伸长率分别比无缺陷的接头降低了9.9%、24.0%和60.6%;有缺陷的接头拉伸断口SEM照片显示为韧-脆混合型断裂,其隧道型缺陷处断口形貌为"类蜂窝状",氧含量较高,而无缺陷的则以韧性断裂为主。显微硬度试验表明有缺陷的焊缝显微硬度总体低于无缺陷的。

活性剂对低功率脉冲激光焊接不锈钢的影响

分别以TiO2、Cr2O3、B2O3、SiO2、CaF2为试验用活性剂,研究了它们对不锈钢1Cr18Ni9Ti低功率脉冲激光焊接的影响。结果表明,这些活性剂都能不同程度地增加焊缝熔深,其中B2O3和Cr2O3分别使熔深增加46%和31.7%,同时这两种活性剂还可以改善焊缝表面成形。在活性剂作用下,焊缝显微组织仍由柱状晶和等轴晶组成,但是这两种晶粒的区域会发生变化。活性剂增加焊缝熔深的机理不止一种,但都归结于增加了工件对激光的吸收率。

厚板高强铝合金搅拌摩擦焊接研究现状

对厚板高强铝合金搅拌摩擦焊接的研究现状做了比较详尽的总结,涉及接头的微观组织、力学性能、抗腐蚀性能、残余应力和数值模拟等。

GH4169高温合金惯性摩擦焊接头温度场分布及变化规律

采用工控机实时检测系统,通过在焊接接头埋设热电偶的方法实时检测了GH4169高温合金惯性摩擦焊接过程中接头的温度变化历程,获得了接头轴向和径向的温度场分布,并结合摩擦机制分析了其变化规律。

镁合金高能束焊接技术的研究现状及进展

镁及其合金在航空航天、汽车、电子等行业具有广阔的应用前景,而镁合金的焊接已成为制约其发展的关键技术。和其它熔焊相比,采用高能束焊接镁合金具有焊缝熔深大、接头性能优良等特点。因此,高能束焊是镁合金焊接的理想方法之一。文中从焊接工艺、接头组织、力学性能,焊接缺陷等方面入手,着重介绍了激光焊、激光-电弧复合焊,电子束焊接镁合金的研究现状,指出了这些焊接方法的优缺点,并对其未来的发展做出了适当的展望。

低功率YAG激光真空焊接工艺

研究了不同真空度条件下用低功率YAG激光焊接304不锈钢的情况。为证实真空度对等离子体的抑制作用,分别对不同真空度下能量输入以及焊接速度对焊缝熔深的影响做了系统的分析;对比了真空和大气中获得的焊缝表面宏观形貌,分别做了金相显微组织分析和显微硬度测量。

低功率激光-TIG电弧复合焊接不锈钢熔深研究

建立了一套低功率YAG脉冲激光-TIG电弧复合热源焊接系统,并用本系统对不锈钢1Cr18Ni9Ti进行焊接,研究了3种热源作用下不锈钢的焊缝熔深。通过引入焊缝有效热输入概念,对复合热源影响熔深的机理进行了分析。

2A12厚板铝合金搅拌摩擦焊接头组织性能研究

本文通过对航空航天结构件常用的2A12@g合金的搅拌摩擦焊实验，研究了在不同焊接工艺下焊缝组织及接头的力学性能。研究结果表明，用搅拌摩擦焊方法焊接板厚12mm的2A12铝合金，当工艺参数合适时，可获得成形美观、内部无缺陷、几乎无变形的平板对接接头。从显微组织角度，焊接接头可分为不同区域。力学性能实验表明，接头的抗拉强度可达母材的86％，高于熔焊接头的强度，断裂位置大多位于热影响区。

6mm厚AZ31B镁合金板电子束焊接实验和数值模拟

采用非线性结构分析,并建立热-结构耦合的有限元单元模型,对6mm厚AZ31B镁合金无填丝的电子束堆焊温度场的分布及焊缝形貌进行了数值模拟。焊接热源采用高斯旋转曲面体热源,可以较真实的呈现出电子束焊温度场变化情况;通过对比模拟焊缝形貌与试验所得焊缝形貌表明,该模拟较好地体现出电子束深熔焊所具有的钉子型焊缝的特点;热电耦所测温度和模拟温度场结果基本一致。

活性剂对不锈钢YAG激光-电弧复合焊接的影响

以8mm厚的热轧态不锈钢1Cr18Ni9Ti为试验对象,分析了激光和电弧2种热源共同作用下单质活性剂(SiO2、TiO2、CaF2)对YAG激光-TIG电弧复合焊接的影响。结果表明:这3种活性剂都能不同程度地增加焊缝熔深,其中SiO2、TiO2可使熔深显著增加;结合电弧形态、测温曲线峰值温度综合分析发现,活性剂的加入使电弧收缩是增加焊缝熔深的主要原因,其次是活性剂对激光等离子体存在抑制作用,两者表现出激光-TIG电弧复合活性剂焊接的焊缝中心测温曲线的峰值温度与焊缝熔深以及深宽比同时增加。

旋转速度对铝合金搅拌摩擦焊接头弯曲性能的影响

对2219-T6铝合金进行搅拌摩擦焊接(FSW),并采用三点弯曲试验方法评价接头的弯曲性能和用扫描电镜观察接头的弯曲断口形貌。结果表明:正弯时拉应力作用于FSW焊缝上表面,压应力作用于下表面,表现出较好的塑性变形;背弯时受力相反,下表面中心线出现裂纹并沿焊核区与热机影响区之间的过渡区扩展。无缺陷FSW接头的最大弯曲力Fbb和抗弯强度σbb最大值分别为3.6 k N、503 MPa,以韧性断裂方式为主;而有缺陷FSW接头的Fbb和σbb分别仅为2.5 k N、395 MPa,以准解理断裂方式为主。

TC4薄板激光焊接温度和接头微观组织分析

对TC4薄板激光焊接头特征点温度和焊缝微观组织进行了实验研究。结果表明,离焊缝中心越近的特征点峰值温度越高,升温和降温速率越快;焊缝宏观形貌呈锥形;熔合区为针状马氏体α′组成的网篮组织,不同晶粒内的网篮组织具有不同尺寸针状马氏体。热影响区组织为原始α+原始β+细小的针状α′马氏体。沿从母材区到熔合区方向,热影响区内原始α相晶粒先增大再减小直至消失,同时热影响区产生的针状马氏体尺寸不断增大。