水下搅拌摩擦焊改善中厚度铝/镁成形和性能的研究

以厚度6 mm的铝/镁异种材料的搅拌摩擦焊为研究对象,分别在空气以及26.5℃和5℃的水下环境下进行焊接,对比研究不同环境下的接头的微观组织、接头性能,并对粘头机理进行探究。结果表明,水下搅拌摩擦焊能够有效降低焊接过程温度,抑制脆性Al-Mg金属间化合物的长大,缓解搅拌头粘头现象,能有效改善焊缝成形和接头力学性能。5℃冷却水环境下得到的铝/镁搅拌摩擦焊接头的拉伸性能和延伸率最高,达到129.3 MPa和4.4%,分别是常规空冷接头的1.8和3.9倍。同时揭示了搅拌头粘着材料主要由Mg_(2)Al_(3)和Al固溶体组成,说明搅拌头粘头现象与Al-Mg金属间化合物的生成直接相关。

水浸搅拌摩擦焊铝/镁接头腐蚀行为研究

以水浸环境下铝/镁搅拌摩擦焊异质接头为研究对象,研究接头的电化学腐蚀行为。结果表明,在转速700~1000r/min范围内,接头表面和内部均无明显缺陷,在焊核区两种材料发生了较大程度的混合;焊缝不同区域的耐腐蚀性能由好到差排序为:BM-6061>BM-AZ31B>SZ;随着主轴转速的增加,接头的自腐蚀电位升高,腐蚀电流密度的提高,即主轴转速的增大会导致接头的腐蚀倾向减小而腐蚀速率增大,接头的耐腐蚀性能降低。

中厚度船用钢焊接技术发展现状

从电弧焊技术、埋弧焊技术、气体保护焊技术、搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,FSW)技术和激光焊技术等方面,对比中厚度船用钢各种焊接技术的特点和应用基础。研究发现,基于船用钢材料本身的裂纹敏感性和焊接厚度的增加,中厚度船用钢焊接技术应向激光-电弧复合焊发展,以解决现有焊接技术的焊接难点。

转速对2024-T4铝合金水下搅拌摩擦焊接接头组织与性能的影响

采用水下搅拌摩擦焊接技术(Submerged friction stir welding,SFSW)对2024-T4铝合金板材进行连接,研究搅拌头转速对SFSW接头焊接温度场、焊核区析出相形貌以及接头力学性能的影响。结果表明:循环水冷介质具有明显的瞬时快冷作用;随着搅拌头转速从600 r/min增大到1 180 r/min,SFSW接头焊接温度场峰值由271.0℃增大到310.8℃;焊核区析出相在热循环作用下析出并长大。析出相的数量逐渐增多,尺寸增大;SFSW接头焊核区显微硬度平均值由117.5HV降低至99.2HV、抗拉强度和伸长率分别由403.3 MPa和3.24%降低至334.5 MPa和1.44%。

焊速对水下搅拌摩擦焊接7A04铝合金组织性能的影响

对7A04-T6铝合金板进行了水下搅拌摩擦焊接(Submerged friction stir welding,SFSW),研究了焊速对焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明:采用SFSW成功实现了7A04铝合金的连接,晶粒细化和细小、弥散分布的析出相有效减弱了焊接热软化效应。当旋转速度恒定为950r/min,焊速从95mm/min增大到235mm/min时,接头焊核区的晶粒和析出相随着焊速的增大逐渐细化,抗拉强度系数从84.5%升高到89.0%。不同焊速条件下,拉伸断口均呈现微孔聚合和解理混合断裂特征。

转速对水下搅拌摩擦焊接铝合金组织性能的影响

采用水下搅拌摩擦焊接技术(SFSW)对2024-T4铝合金板材进行连接,研究了转速对SFSW接头焊核区析出相形貌和显微硬度的影响。结果表明:循环水冷具有明显的瞬时快冷作用,SFSW接头焊核区S-Al2CuMg相在热循环作用下发生析出长大。随着转速的提高,析出相的数量逐渐增多,且尺寸增大。S相粗化是导致焊核区显微硬度随转速增大而降低的主要原因。

焊速对水下搅拌摩擦焊接铝合金组织性能的影响

采用水下搅拌摩擦焊接技术(SFSW)对2024-T4铝合金板材进行连接,研究焊接速度对SFSW接头焊核区析出相形貌和显微硬度的影响。结果表明,循环水冷介质具有明显的瞬时快冷作用。SFSW接头焊核区S-Al2CuMg相在焊接热循环的作用下发生析出长大。随着焊接速度的增加,析出相的数量先增多后减少,尺寸先减小后增大。沉淀强化和细晶强化作用促使焊核区硬度随焊接速度的增加而增大。

焊后热处理对7A04铝合金水下搅拌摩擦焊接接头组织性能的影响

对7A04铝合金板进行水下搅拌摩擦焊接(Submerged Friction Stir Welding,SFSW),并对焊接接头进行焊后热处理(Post Weld Heat Treatments,PWHT),研究焊后热处理对接头组织性能的影响。结果表明:焊后热处理接头呈现出弥散分布的细小析出相形貌,明显优于SFSW接头呈现出的少量析出相分散分布的特征。与SFSW接头相比,焊后热处理明显改善接头的力学性能。接头焊核区的平均硬度值提高了39.7HV,抗拉强度提高了67MPa,达到母材抗拉强度的96.1%,接头的应变硬化能力增强,拉伸断口呈现微孔聚合和解理混合断裂特征。

转速对铝铜异种材料水下搅拌摩擦焊接接头组织与性能的影响

采用水下搅拌摩擦焊接(submerged friction stir welding,SFSW)技术对2024-T4铝合金和紫铜进行连接,研究转速对接头微观组织与力学性能的影响。结果表明:接头成型良好,无裂纹、孔洞等缺陷。随转速升高,接头表面平整度提高,大量铜被卷入焊核区(nugget zone,NZ),NZ组织结构逐渐混乱。SFSW过程中,冷却水有效抑制了晶粒粗化和脆性金属间化合物生成。当转速为750r/min时,接头抗拉强度为227MPa,达到铜母材的70.3%,随转速增大,接头的抗拉强度和伸长率降低。

水下搅拌摩擦焊接铝合金组织与性能研究

采用水下搅拌摩擦焊接(SFSW)技术对2024-T4铝合金板材进行连接,研究了焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明:SFSW可以显著细化晶粒,焊核区的平均晶粒尺寸达到700nm,但焊核区的析出相明显粗化。焊接接头的抗拉强度为母材抗拉强度的86.9%,焊核区和热机械影响区交界处成为接头的薄弱区。沉淀强化对接头性能起到主要作用,细晶强化作用较弱。

基于水下搅拌摩擦焊工艺制备高质量的铝合金焊接接头

本研究的目的是揭示水下/空气中制备的搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)接头的组织和力学性能。采用相同工艺参数(800 r/min,50 mm/min)对6061-T6铝合金板分别进行了水下和空气搅拌摩擦焊接,结果表明,相比传统的空气搅拌摩擦焊接工艺,水下搅拌摩擦焊工艺体现出强烈的细晶强化作用,大幅细化了焊后组织,且明显提高了焊后接头的抗拉强度。焊后接头的抗拉强度由空气搅拌摩擦焊接头的202.5 MPa提高到水下搅拌摩擦焊接头的232 MPa。

镁/铝水下搅拌摩擦搭接焊接头组织与性能研究

为了控制界面金属间化合物的生成量及分布,采用水下搅拌摩擦搭接焊技术,在旋转速度1180 r/min、焊接速度47.5 mm/min条件下,制备了无宏观缺陷的AZ31Mg/6061Al焊接接头,并采用OM、SEM、EDS以及XRD技术对接头显微组织、元素分布、剪切强度及断口表面进行分析。结果显示:搭接界面过渡层厚度仅约为2.01μm;界面过渡层主要由Mg、Al、Al12Mg17以及少量的Mg2Al3组成;接头剪切强度达到5.3 kN,且Mg/Al搭接焊焊接断裂发生在过渡层脆性IMCs处。研究表明,SFSLW可有效抑制Mg/Al界面IMCs的生成,并能显著提高接头的剪切强度。

AZ31B镁合金水环境搅拌摩擦焊接研究

对比研究了AZ31B镁合金空气环境搅拌摩擦焊接(Friction Stir Welding,FSW)和水环境搅拌摩擦焊接(Submerged Friction Stir Welding,SFSW)接头的微观组织与力学性能。结果表明:SFSW接头焊核区为细小等轴状再结晶晶粒。随着焊接速度的增大,焊核区晶粒尺寸增大,显微硬度值降低。FSW接头表层处的显微组织比中心处粗大,且分布不均匀;而SFSW接头表层处的显微组织比中心处明显细小。FSW接头的表层硬度值低于中心处的硬度;而SFSW接头的表层硬度值高于中心处的硬度。当旋转速度为950r·min-1、焊接速度为75mm·min-1时,SFSW接头的抗拉强度值达到最大,为母材强度的72%,拉伸断口表现为解理断裂特征。