焊接速度对5083铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

《高强铝合金搅拌摩擦焊接机理及接头性能调控》篇一一、引言高强铝合金因具有优异的力学性能、抗腐蚀性以及轻质等特点，广泛应用于航空航天、汽车制造、轨道交通等关键领域。

随着制造业的飞速发展，对高强铝合金连接技术的要求也越来越高。

其中，搅拌摩擦焊接作为一种新型的固相连接技术，因其工艺简单、接头质量高、对环境友好等优点而备受关注。

本文旨在深入探讨高强铝合金搅拌摩擦焊接的机理及其接头性能的调控方法。

二、搅拌摩擦焊接的机理搅拌摩擦焊接是通过摩擦热和塑性流动实现焊接的。

具体来说，焊接过程中，搅拌头的高速旋转产生的摩擦热和塑性流动使焊接区域达到热塑性状态，从而实现焊接。

其具体过程包括四个阶段：预压阶段、摩擦阶段、焊接阶段和冷却阶段。

1. 预压阶段：搅拌头下压至预设深度，与待焊工件表面接触并施加一定的压力。

2. 摩擦阶段：搅拌头继续旋转，产生强烈的摩擦热，使局部材料温度升高并发生塑性流动。

3. 焊接阶段：随着搅拌头的继续旋转和前进，焊接区域的材料在高温和压力的作用下逐渐融合在一起。

4. 冷却阶段：焊接完成后，搅拌头停止旋转和前进，焊接区域逐渐冷却凝固。

三、接头性能的调控为了获得高质量的搅拌摩擦焊接接头，需要对焊接过程中的各种参数进行优化和控制，以实现接头性能的调控。

这些参数包括搅拌头的形状和材质、焊接速度、下压力等。

1. 搅拌头的形状和材质：搅拌头的形状和材质对焊接过程和接头性能具有重要影响。

合理的搅拌头形状可以有效地控制材料的流动和热输入，从而获得良好的焊缝成形和力学性能。

此外，搅拌头的材质也应具有良好的耐磨性和耐热性。

2. 焊接速度：焊接速度是影响接头性能的关键参数之一。

过快的焊接速度可能导致热输入不足，使焊缝成形不良；而过慢的焊接速度则可能导致热输入过大，使接头产生过大的残余应力和热影响区。

因此，需要选择合适的焊接速度以获得高质量的焊缝。

3. 下压力：下压力是搅拌摩擦焊接过程中的另一个重要参数。

适当的下压力可以保证搅拌头与工件之间的良好接触，并使材料在焊接过程中发生充分的塑性流动。

焊接速度对铝合金表面堆焊巴氏合金组织和性能的影响摘要：巴氏合金作为传统的轴瓦材料，其具有良好的顺应性、耐蚀性和耐磨性。

但是，由于巴氏合金质地相对较软，需要与强度较高的基材进行复合，才能够作为轴承衬套使用在工业制造中。

传统的巴氏合金轴瓦制备方式多为离心浇铸，此类巴氏合金轴瓦偏析严重，组织粗大，结合强度低且极易发生脱落。

各种缺陷如气孔、疏松等也经常出现在离心浇铸的巴氏合金轴瓦产品中。

铝合金材料由于其自身质量小，且耐蚀性能优良，在加工时成形性能好，同时某些铝合金的导电导热性也比较好，因此被广泛应用在航空航天以及各类动力交通领域中。

文中选用铝合金材料为基材，利用MIG焊工艺，在铝合金表面堆焊巴氏合金层，系统地研究在其他焊接工艺参数（如焊接电流、电弧电压等）不变的情况下，焊接速度对结合界面的显微组织、力学性能等问题的影响。

关键词：铝合金；巴氏合金；堆焊；焊接速度引言轻量化与环保是汽车材料技术发展的主要方向，采用低密度材料制造汽车零部件是减轻汽车重量和节约能源的有效途径。

铝合金密度低、比强度高、导热性好、耐腐蚀且易于成形，是仅次于钢铁的第二大汽车用材料，目前，铝合金在汽车上的应用正由铸造零部件(如活塞、变速器壳体和轮毅等)朝着梁、柱受力件以及强度要求较高的前端翼子板、发动机支架与全铝车身骨架等车身零部件和结构件发展。

铝合金化学性质活泼，表面易生成难熔氧化物，热导系数及线膨胀系数大，在焊接过程存在热裂纹、气孔、合金元素烧损、难熔合、热影响区软化、接头强度及耐蚀性降低等一系列困难，对焊接技术要求较高，很大程度上制约了铝合金在汽车中的广泛应用。

尤其是经热处理强化的高强铝合金，由于合金元素含量丰富，热处理工艺控制严格，合金性能对熔化焊接过程中温度及成分的变化非常敏感，焊后母材原有的平衡组织及加工历史易遭到破坏，导致接头性能降低。

为了提高汽车铝化率，必需开发和应用新的铝合金焊接技术。

1铝合金的焊接特点(1)铝合金表面有一层致密的氧化铝薄膜(熔点约20500C，焊接时，如不能及时将其清除，则会影响基体金属的熔化质量，产生夹杂等问题，氧化膜还容易吸附水分，焊接时，易出现大量气孔;(2)铝合金比热容大、热导率高(约为钢的四倍)、导电性好，焊接时热输入将迅速向母材流失，因此，熔焊时需采用高度热集中或大功率的热源;(3)铝合金的线膨胀系数大，弹性模数小，焊接产生的热应力、变形及裂纹的倾向大;(4)铝合金对光、热的反射能力较强，对激光的吸收率低;(5)铝合金焊接接头的强度低，接头软化严重，出现不等强效应;(6)铝合金表面张力小，熔融状态下液体勃度低，在熔透焊情况下，焊缝塌陷严重。

轴肩下压量对5083铝合金板搅拌摩擦焊接头性能的影响殷铭;李强伟【摘要】采用不同轴肩下压量进行了汽车5083用铝合金板的搅拌摩擦焊接,并进行了焊接接头的室温拉伸性能和冲击性能测试与分析.结果表明,随轴肩下压量从0逐渐增加到0.3 mm,接头室温拉伸性能和冲击性能均先提高后下降.与下压量为0相比,下压量为0.2 mm时,接头抗拉强度增大了75 N/mm2,屈服强度增大了39 N/mm2,断面收缩率增大了11.8％,冲击吸收功增大了25 J.轴肩下压量优选为0.2 mm.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2017(045)010【总页数】4页(P53-56)【关键词】轴肩下压量;5083铝合金板;搅拌摩擦焊;拉伸性能;冲击性能【作者】殷铭;李强伟【作者单位】苏州工业职业技术学院,江苏苏州215104;苏州大学工程训练中心,江苏苏州215021【正文语种】中文【中图分类】TG453.9;TG457随着汽车轻量化不断推进，5083铝合金板在汽车领域中的应用量越来越大，而且在很多场合需要进行焊接。

但是，铝合金采用常规熔化焊时极易出现孔洞、夹杂、热裂纹、大变形等缺陷，难以获得高质量的焊接接头，限制了铝合金板在汽车领域中的应用。

搅拌摩擦焊是一种能有效避免常规熔化焊缺陷，给铝合金焊接带来高质量接头的固相焊接技术。

陈影等[1]研究了5083铝合金搅拌摩擦焊搭接形式的焊接接头。

鲁亮等[2]分析了5083铝合金搅拌摩擦焊接头采用微弧氧化膜后的电化学腐蚀行为。

邱宇等[3]也对5083铝合金搅拌摩擦焊接进行了研究。

鲁亮等[4]研究了5083铝合金搅拌摩擦焊接头采用微弧氧化方法对其进行的表面防护。

赵亚东等[5]研究和分析了5083铝合金搅拌摩擦焊接头的显微组织和力学性能。

周友龙等[6]研究和分析了5083铝合金搅拌摩擦焊接头高频疲劳性能。

袁鸽成等[7]研究和分析了搅拌摩擦焊焊接5083铝合金板材在焊核区的晶体取向。

焊接速度对铝合金表面堆焊巴氏合金组织和性能的影响摘要：巴氏合金作为传统的轴瓦材料，其具有良好的顺应性、耐蚀性和耐磨性。

但是，由于巴氏合金质地相对较软，需要与强度较高的基材进行复合，才能够作为轴承衬套使用在工业制造中。

传统的巴氏合金轴瓦制备方式多为离心浇铸，此类巴氏合金轴瓦偏析严重，组织粗大，结合强度低且极易发生脱落。

各种缺陷如气孔、疏松等也经常出现在离心浇铸的巴氏合金轴瓦产品中。

铝合金材料由于其自身质量小，且耐蚀性能优良，在加工时成形性能好，同时某些铝合金的导电导热性也比较好，因此被广泛应用在航空航天以及各类动力交通领域中。

文中选用铝合金材料为基材，利用MIG焊工艺，在铝合金表面堆焊巴氏合金层，系统地研究在其他焊接工艺参数（如焊接电流、电弧电压等）不变的情况下，焊接速度对结合界面的显微组织、力学性能等问题的影响。

关键词：铝合金；巴氏合金；堆焊；焊接速度引言轻量化与环保是汽车材料技术发展的主要方向，采用低密度材料制造汽车零部件是减轻汽车重量和节约能源的有效途径。

铝合金密度低、比强度高、导热性好、耐腐蚀且易于成形，是仅次于钢铁的第二大汽车用材料，目前，铝合金在汽车上的应用正由铸造零部件(如活塞、变速器壳体和轮毅等)朝着梁、柱受力件以及强度要求较高的前端翼子板、发动机支架与全铝车身骨架等车身零部件和结构件发展。

铝合金化学性质活泼，表面易生成难熔氧化物，热导系数及线膨胀系数大，在焊接过程存在热裂纹、气孔、合金元素烧损、难熔合、热影响区软化、接头强度及耐蚀性降低等一系列困难，对焊接技术要求较高，很大程度上制约了铝合金在汽车中的广泛应用。

尤其是经热处理强化的高强铝合金，由于合金元素含量丰富，热处理工艺控制严格，合金性能对熔化焊接过程中温度及成分的变化非常敏感，焊后母材原有的平衡组织及加工历史易遭到破坏，导致接头性能降低。

为了提高汽车铝化率，必需开发和应用新的铝合金焊接技术。

1铝合金的焊接特点(1)铝合金表面有一层致密的氧化铝薄膜(熔点约20500C，焊接时，如不能及时将其清除，则会影响基体金属的熔化质量，产生夹杂等问题，氧化膜还容易吸附水分，焊接时，易出现大量气孔;(2)铝合金比热容大、热导率高(约为钢的四倍)、导电性好，焊接时热输入将迅速向母材流失，因此，熔焊时需采用高度热集中或大功率的热源;(3)铝合金的线膨胀系数大，弹性模数小，焊接产生的热应力、变形及裂纹的倾向大;(4)铝合金对光、热的反射能力较强，对激光的吸收率低;(5)铝合金焊接接头的强度低，接头软化严重，出现不等强效应;(6)铝合金表面张力小，熔融状态下液体勃度低，在熔透焊情况下，焊缝塌陷严重。

5083-H321铝合金板材搅拌摩擦焊缝焊核区组织特征刘洪;袁鸽成;黄泽涛;梁春朗;吴亚;吴红辉【摘要】采用搅拌摩擦焊接法对5083-H321铝合金板材进行焊接,借助光学显微镜、扫描电镜、背散射电子衍射分析仪、显微硬度仪及取向显微成像分析技术,对焊核区及母材的组织与性能进行了对比性研究.结果表明:该合金板材的焊缝无宏观缺陷；搅拌摩擦焊使该合金板材中大量的小角度晶界转化为大角度晶界,母材和焊核区的晶粒尺寸分布范围分别为6～55μm和15～30μm,晶粒纵横比分布范围分别为2～8和1.5～3,焊核区组织呈现均匀化及等轴化的动态再结晶特征；焊缝表面硬度沿焊缝宽度方向分布不均匀,焊核区硬度略高,平均硬度接近母材硬度.【期刊名称】《材料研究与应用》【年(卷),期】2012(006)002【总页数】5页(P114-117,149)【关键词】5083铝合金;搅拌摩擦焊;组织特征【作者】刘洪;袁鸽成;黄泽涛;梁春朗;吴亚;吴红辉【作者单位】广东工业大学材料与能源学院,广东广州510006;广东工业大学材料与能源学院,广东广州510006;广东工业大学材料与能源学院,广东广州510006;广东工业大学材料与能源学院,广东广州510006;广东工业大学材料与能源学院,广东广州510006;广东工业大学材料与能源学院,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】TG457.14搅拌摩擦焊（FSW）是一种新型固相连接技术，焊缝成形性好，无传统焊接过程中产生的裂纹及气孔等缺陷，尤其适用于常规焊接法难以焊接的铝合金等金属材料，在航空、航天、船舶、汽车等制造业中有广阔的应用前景[1-2]．但是，在FSW过程中因材料受到挤压、锻造及剪切等复杂变形力作用，并且受强烈的摩擦热和变形热的影响[3-4]，使焊缝组织的变化过程较为复杂，虽然有关FSW铝合金材料组织与性能的研究报道不少，但大多数研究集中在工艺参数对组织与性能的影响方面，而对FSW动态再结晶过程中晶粒与晶界的变化特征少见报道[5-8]．本文选取FSW较少涉及的5083-H321铝合金板材作为研究对象，对比性地研究焊缝各区及母材的微观组织特征，着重分析焊核区的晶粒演变行为，为了解或预测搅拌摩擦焊焊缝的微观组织提供依据．试验板材为5083-H321铝合金板材，其尺寸为250 mm×80 mm×4 mm．首先在小型机床上沿垂直于板材轧制方向对板材进行FSW焊接，焊接速度设定为80 mm/min，搅拌转速为1000 r/min，其中搅拌头轴肩直径为22 mm，搅拌针长3.4 mm、直径约为7 mm．然后切取焊缝横截面试样若干，经磨光及机械抛光后，分别使用碱性与酸性试剂侵蚀．经处理后的试样，用数码相机拍摄其横截面低倍形貌，再利用LeicaDMI-5000M光学显微镜观察各区微观组织；用扫描电镜背散射电子衍射分析仪(EBSD)分析焊核与母材晶粒形状、尺寸及界面取向差分布图，其中取向差处于3～10°时为小角度晶界，超过10°时则为大角度晶界；用HVS-5硬度仪测定试样表面的显微硬度，以及分析硬度横向分布特征．图1为FSW焊缝横截面侵蚀后低倍形貌图．从图1可见，焊缝无宏观焊接缺陷．焊缝包含焊核区(NZ)、热力影响区(TMAZ)和热影响区(HAZ)三个典型区域，BM为母材区，NZ区与TMAZ区的金属塑性变形及流动迹象较明显，其中前进侧(AS)两区界限比后退侧(RS)的明显，NZ区位于焊缝中间部位，呈现洋葱环形貌，宽度略大于搅拌针直径，且在前进侧左上方产生了材料体向上翻转流动行为，形成了洋葱环尖特征．焊缝区材料所受的变形力，主要来自于搅拌针对材料的旋转搅拌作用以及轴肩的下压力作用，热量主要来自于搅拌工具与工件的摩擦热及材料变形产生的变形热，热与变形力的共同作用使焊缝区组织产生变化．图2为母材与焊缝各区高倍组织形貌图．从图2可见，焊缝各区晶粒特征明显不同．这是由于焊缝各区的热与力分布不均匀，导致各区组织呈现不同的晶粒形貌．其中母材的晶粒沿轧制方向呈板条状（图2（a）），热作用及变形力对其组织没有影响；焊核区晶粒为细小等轴晶（图2（b）），组织变化较大，此区受搅拌针的直接旋转搅拌作用，变形力及热作用对其组织影响大；图2（c）为热力影响区组织形貌，该区晶粒较焊核区的粗大，具有明显的流动特征；热影响区晶粒具有粗化现象（图2（d）），由于与搅拌区距离远，变形力的作用不足以使晶粒产生塑性变形，但在焊接热扩散的作用下，发生了晶粒长大的现象．焊核区是整个焊缝区域中组织变化最大的区域，利用取向显微成像技术(OIM)对试样的EBSD测量数据进行了分析（图3）．图3(a)和图3(b)分别为母材和焊核区的EBSD图像，该区的晶粒大小及形状产生了明显的变化，晶粒尺寸分布（图4）及晶粒纵横比分布（图5）也更清楚地显示出了晶粒的这种变化特征．通过图4发现，母材的晶粒尺寸分布范围较宽，且多数处于6～55 μm之间，焊核区晶粒尺寸分布相对集中，多数晶粒尺寸分布范围为15～30 μm．表明，搅拌摩擦焊能使晶粒得到明显地细化、均匀化．同时，通过图5发现，母材中大多数晶粒纵横比大于2，且分布范围宽，而焊核区的晶粒纵横比分布范围窄，大多处于1.5～3范围内，说明焊核区晶粒较母材产生了明显地等轴化．晶粒取向差分布反映了晶界特性的变化规律，图6为晶粒取向差分布图．从图6可见:母材与焊核区大角度晶界分别占35%和64%，说明在搅拌摩擦焊作用下，母材小角度晶界转化成了大角度晶界；在10°～50°范围内，焊核区大角度晶界所占比例高于母材，而当取向差小于10°时，焊核区小角度晶界低于母材，说明了在搅拌摩擦焊接过程中晶粒发生了动态再结晶，使小角度晶界转变成了大角度晶界，从而导致晶粒被细化；而当取向差大于50°时，无论是母材还是焊核区大角度晶界比例并未发生明显变化，说明高角度晶界并未发生明显转动．图7为5083-H321铝合金FSW焊缝表面硬度沿焊缝横向分布图．从图7可见，母材硬度约为98 MPa，经过搅拌摩擦焊后，焊缝各区硬度出现了较小波动，波动范围约为9 MPa，焊缝平均硬度约为94 MPa，接近母材的硬度，其中在搅拌针作用区和前进侧洋葱环尖部位出现了最高硬度，这是由于这些区域属于焊核区，在焊接过程中晶粒发生了动态再结晶且生成了细小的等轴晶．据霍尔-佩奇公式:σs=σo+Kd-1/2（d为晶粒直径），可以推测出细小的晶粒能使焊核区的强度增加．一般来说，强化后硬度亦应升高，但由于在焊接热变形过程中发生的动态再结晶降低了晶粒内位错密度，使位错强化作用降低．综合两因素，最终致使焊核区的硬度与母材的硬度相当．其它区晶粒尺寸较大，软化占主要地位，因而硬度明显低于母材，但整个焊缝的平均硬度仍接近母材．(1)5083-H321铝合金板材经搅拌摩擦焊接后，获得了无缺陷的焊缝．焊缝成形区的组织呈现出与母材明显不同的特征，焊核区显现搅拌摩擦焊接所特有的洋葱环形貌．(2)搅拌摩擦焊使5083-H321铝合金板材中大量的小角度晶界转化为大角度晶界，母材和焊核区的晶粒尺寸分布范围分别为6～55 μm和15～30 μm，晶粒纵横比分布范围分别为2～8和1.5～3，焊核区呈现明显均匀化与等轴化的动态再结晶组织．(3)焊缝表面硬度沿焊缝宽度方向分布不均匀，由于动态再结晶及晶粒等轴化细化，焊核区硬度略高，但平均硬度接近母材硬度，约为94 MPa，这种硬度分布特征与焊缝区微观组织分布不均相关．【相关文献】[1]曹丽杰．铝合金搅拌摩擦焊接技术的研究进展[J]．电子工艺技术，2009，30:99-103．[2]曾平．搅拌摩擦焊在船用铝合金结构中的应用[J]．船海工程，2010，39:55-57．[3]MCNELLEY T R，SWAMINATHAN S．Recrystallization mechanisms during friction stir welding/processing of aluminum alloys[J]．Scripta Materialia，2008，58:349-354．[4]SCHMIDT H B．Thermal modelling of friction stir welding[J]．Scripta Materialia，2008，58:332-337．[5]ARORA K S，PANDEY S，SCHAPER M．Microstructure evolution during friction stir welding of aluminum alloy A2219[J]．Journal of Materials Science and Technology，2010，26:747-753．[6]束彪，国旭明，张春旭．2195铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织及性能[J]．航空材料学报，2010，30（4）:13-15．[7]傅志红，贺地求．7A52铝合金搅拌摩擦焊焊缝的组织分析[J]．焊接学报，2006，27:65-68．[8]SUTTON M A，YANG B．Microstructural studies of friction stir welds in 2024-T3 aluminum[J]．Materials Science and EngineeringA，2002，323:160-166．。

焊接工艺对铝合金焊接性能的影响摘要：随着铝合金应用的广泛发展，铝合金焊接性能越来越重要。

因此，提高铝合金的焊接性能成为铝合金发展的重点。

铝合金焊接材料是铝合金钎焊和熔化焊所必需的填充材料，是决定焊接技术和焊接质量的重要因素之一。

现今，越来越多铝合金焊接采用熔化极惰性气体保护焊（MIG焊），由于其焊接效率高，能实现半自动和全自动焊接，并且焊缝熔深大，强度高，工艺适应性宽等诸多优点，在工业上得到了广泛应用。

关键词：铝合金；焊接工艺；焊接性能引言调查显示，在工业生产领域中，铝合金的产量仅次于钢铁的产量。

铝合金的耐腐蚀性、导电性和传热性，使其能够广泛的应用于各行各业。

而铝合金焊接技术的好坏，直接决定了铝合金在实际应用中发挥的价值。

1铝合金焊接技术的特点铝合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀等特点。

这些特点与其物理性质息息相关，由于这些优点，使得铝合金焊接技术具有广阔的应用空间和发展前景。

1.1抗氧化铝合金焊接的过程中，会达到铝的熔点，表面铝金属融化，由于金属铝极易氧化，在已经融化的铝金属即将滴落时，铝金属会和空气中的氧气迅速结合，形成致密的氧化铝薄膜，附着在金属表面，阻止内部已融化的铝金属进一步低落。

此时，若是想要进一步进行铝合金的焊接过程，就要换用功率更大的焊接仪器，采用大功率密度的焊接工艺。

1.2熔点铝合金的熔点高，很稳定，在焊接的过程中，能够起到吸潮的作用。

但同时，焊接的过程中，铝金属的表面极易产生气泡等缺陷，所以在焊接的过程中要注意随时清除铝合金表面的氧化铝薄膜，防止气泡影响到最终的产品质量。

1.3热导率铝合金的热导率较大，通常情况下，铝合金的热导率约为钢的4倍，所以在铝合金的焊接过程中，在相同焊接速度的条件下，铝合金的焊接技术需要更高的热输入，具体热输入约为钢材料的二到四倍。

2试验设备及材料2.1试验设备光纤激光器是把泵浦物质掺入到光纤中，由半导体激光器发出特定波长的激光，使光纤产生激光，光纤激光器具有结构紧凑、光电转化效率达到30%、功率稳定、免维护等优点，非常适合金属材料的精密焊接。

旋转速度对汽车用5052铝合金板材高速搅拌摩擦焊接接头组织及性能的影响彭俊;王巍【摘要】高速搅拌摩擦焊是铝合金板材在汽车领域大规模应用的保障.采用五种不同的旋转速度进行了焊接速度恒定为3 000 mm/min的汽车用5052铝合金板材高速搅拌摩擦焊试验,并对焊接接头的显微组织与拉伸性能进行了测试与分析.结果表明,当旋转速度为300 r/min和900 r/min时,接头存在孔洞缺陷,接头系数低于70％;当旋转速度在500 r/min～ 700 r/min之间时接头无缺陷,接头系数高于85％;当旋转速度为500 r/min时,接头系数最大,为96.1％.旋转速度优选为500 r/min.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2017(045)003【总页数】5页(P51-55)【关键词】高速搅拌摩擦焊;旋转速度;铝合金;对接焊【作者】彭俊;王巍【作者单位】黄河交通学院汽车工程学院,河南焦作454950;黄河交通学院汽车工程学院,河南焦作454950【正文语种】中文【中图分类】TG146.21;TG453.9在汽车轻量化进程不断推进的今天,采用铝合金等轻质材料成为一种经济、有效的轻量化方案。

铝合金在汽车上要大量运用，焊接是不可避免的。

但铝合金采用常规熔化焊方法进行焊接时极易出现孔洞、气孔、裂纹和夹杂等缺陷，而且焊接变形较大，难以满足规模化生产的需要[1]。

搅拌摩擦焊是一种新型的固相焊接方法，它有效避免了常规熔化焊存在的各类缺陷，为铝合金焊接带来了革命性的变化。

为此，铝合金的搅拌摩擦焊吸引了众多科研工作者的研究兴趣，为此也获得了较多的研究成果。

郑小茂等[1]探讨了焊接参数对7A04铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能的影响。

郝云飞等[2]研究了同质异种热处理状态铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能。

王楠等[3]分析了1060铝合金搅拌摩擦焊焊缝金属流动机制。

王丽等[4]探讨了搅拌摩擦焊对5A02铝合金微观组织及硬度的影响。

焊接速度对厚板铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响任思蒙,高崇,李书磊,李超,赵丕植（中铝材料应用研究院有限公司中铝中央研究院材料科学研究分院，北京102209）摘要：对厚度12mm 的5083铝合金板材进行搅拌摩擦焊对接试验，在旋转速度为600r/min 的条件下，对比研究焊接速度为100mm/min 和300mm/min 时的对接接头的宏观形貌及微观组织、力学性能、断裂形式的差异。

结果表明，当焊速为100mm/min 时，洋葱环间距较小，焊接接头内无明显缺陷，力学性能接近母材，能获得质量较高的焊接接头，断裂位置发生在热影响区，模式为韧性断裂；当焊速为300mm/min 时，洋葱环间距较大，接头根部出现未焊合缺陷，严重降低接头力学性能，断裂位置发生在焊核区，断裂模式为韧-脆性混合断裂。

关键词：搅拌摩擦焊；5083厚板铝合金；焊接速度；微观组织；力学性能中图分类号：TG456.9文献标志码：A 文章编号：1001-2303（2018）08-0104-05DOI ：10.7512/j.issn.1001-2303.2018.08.20Influence of welding speed on the microstructure and properties ofFSW 5083thick plate aluminum alloyREN Simeng ，GAO Chong ，LI Shulei ，LI Chao ，ZHAO Pizhi（Chinalco Materials Application Research Institute Co.，Ltd.，Central Research Institute of Chinalco Researchbranch of Materials Science ，Beijing 102209，China ）Abstract ：The 12mm thick cold-rolled sheets of 5083aluminum alloy were butt jointed by friction stir welding （FSW ）at a rotation rate of 600r/min.Then compare the effort of microstructure ，mechanical properties and fracture pattern with the different weldingspeeds of 100mm/min and 300mm/min.The results show that when welding speed is 100mm/min ，the spacing of onion rings is biggerthan the 300mm/min's.There is no obvious defect in the welded joint and the mechanical property is close to the parent material ，which show the welding quality is high.The fracture position occurs in the HAZ ，and the model is ductile fracture of the welds.When welding speed is 300mm/min ，there is the unwelded joint defect at the root of weld joint ，which causes a serious decline in the mechanical properties of the joint.The fracture position occurs in the NZ ，and the model is a mixture of ductile and brittle fracture of the welds.Key words ：FSW ；thick 5083aluminum ；welding speed ；microstructure ；mechanical properties 本文参考文献引用格式：任思蒙，高崇，李书磊，等.焊接速度对厚板5083铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响[J].电焊机，2018，48（08）：104-108.收稿日期:2018-06-13作者简介:任思蒙（1991—），女，硕士，主要从事铝合金连接工作的研究。

精 密 成 形 工 程第16卷 第2期 46JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING 2024年2月收稿日期：2023-12-22 Received ：2023-12-22基金项目：国家自然科学基金（52175326，51865035）Fund ：National Natural Science Foundation of China (52175326, 51865035)引文格式：杜勇, 夏希玮, 王益可, 等. 5083铝合金搅拌摩擦焊接头拉伸行为研究[J]. 精密成形工程, 2024, 16(2): 46-54. DU Yong, XIA Xiwei, WANG Yike, et al. Tensile Behavior of 5083 Aluminum Alloy Friction Stir Welded Joints[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(2): 46-54.5083铝合金搅拌摩擦焊接头拉伸行为研究杜勇1，夏希玮1，王益可2，陈玉华2，武鹏博3（1.中国船级社广州分社，广州 510235；2.南昌航空大学，南昌 330000；3.哈尔滨焊接研究所，哈尔滨 150028）摘要：目的 研究5083铝合金搅拌摩擦焊接（FSW ）的组织、力学性能和拉伸应变，分析接头的拉伸行为。

方法 采用数码相机、光学显微镜、电子扫描显微镜等表征分析方法，对焊缝的表面宏观成形、微观组织、断口形貌进行分析；利用拉伸机、三维数字动态散斑应变测量分析系统和显微维氏硬度计对接头的力学性能和拉伸应变进行测试。

结果 不同焊接工艺参数下FSW 接头的最低抗拉强度为305 MPa ，断后延伸率达到了14%以上；焊核区拉伸应变沿板厚方向呈现上高下低和上宽下窄的不均匀梯度分布，发生了较大程度的变形强化，直到拉伸应力达到抗拉强度。

- 19 -第5期焊接工艺对铝合金焊接性能的影响陈文科，祝传钰，徐立新，袁远（招商局海洋装备研究院有限公司， 广东 深圳 518000）[摘 要] 铝合金焊接结构在轨道交通、航空航天、石油化工和船舶等领域广泛应用。

为提高铝合金的焊接性能，本文研究了焊接工艺和焊接材料对焊接性能的影响。

实验材料采用5083-H116铝合金和6082-T6铝合金，利用光学显微镜、显微硬度仪、扫描电镜等测试手段，对接头组织、力学性能进行了分析。

实验结果表明：采用仰焊的焊接接头的硬度较高，焊接质量较好；6082铝合金在拉伸性能上略高于其他材料，且在硬度上较高。

[关键词] 铝合金；焊接工艺；焊接性能；力学性能；显微组织作者简介：陈文科（1983—），男，重庆人，硕士，中级工程师，现主要从事海洋石油天然气开发领域的设计和研发工作。

铝合金以其耐腐蚀性好、密度低、价格优等特点在航空航天、交通运载工具、石油化工等领域得到广泛应用[1-3]。

随着铝合金应用的广泛发展，铝合金焊接性能越来越重要。

因此，提高铝合金的焊接性能成为铝合金发展的重点。

铝合金焊接材料是铝合金钎焊和熔化焊所必需的填充材料，是决定焊接技术和焊接质量的重要因素之一[4-7]。

现今，越来越多铝合金焊接采用熔化极惰性气体保护焊（MIG 焊），由于其焊接效率高，能实现半自动和全自动焊接，并且焊缝熔深大，强度高，工艺适应性宽等诸多优点，在工业上得到了广泛应用。

1 实验材料和方法试验所用焊接材料母材为5083-H116铝合金和6082-T6铝合金（化学成分见表1），厚度8mm ，两种合金分别为同一板材下料。

焊丝所用材料为OK Autrod 5183和OK Autrod 5356（瑞典伊萨ESAB ），直径为1.2mm 的铝合金焊丝。

焊前对铝合金表面进行抛光处理，以去除表面氧化层。

焊接时分别对两种合金以对接接头形式（如图1）进行横焊和仰焊，焊道顺序如图2所示。

由于铝合金在MIG 焊时热输入较TIG 焊时大，金属熔化量大，熔敷金属流动性好，且铝合金散热快，易引起熔池塌陷，坡口底部焊缝应在加装表面加出半圆弧槽的加强板。

5083铝合金的搅拌摩擦焊研究邱宇;郭晓娟;李光;王怡嵩【摘要】采用搅拌摩擦焊焊接了5083-H111合金,并优化了焊接工艺,对优化工艺条件下的焊接接头进行组织观察和性能测试,结果表明:当采用主轴倾角2.5°、旋转速度600 r/min、焊接速度300 mm/min(ω/v=2)的工艺参数进行焊接时,焊接接头的拉伸性能较好,抗拉强度为310.71 MPa、屈服强度为211.09 MPa、延伸率5.96％,抗拉强度达到母材的84.54％,断裂发生在前进侧的热机影响区;焊核区组织为细小的等轴晶,晶粒度约为10级;焊接热输入导致焊接接头中存在一段软化区,距焊缝上表面1.5 mm、下表面1.5 mm处的软化区宽度分别为11mm和7 mm,且后退侧的硬度低于前进侧.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2014(044)004【总页数】4页(P58-61)【关键词】5083铝合金;搅拌摩擦焊;拉伸;硬度;微观组织【作者】邱宇;郭晓娟;李光;王怡嵩【作者单位】中航工业北京航空制造工程研究所北京赛福斯特技术有限公司,北京100024;中航工业北京航空制造工程研究所北京赛福斯特技术有限公司,北京100024;中航工业北京航空制造工程研究所北京赛福斯特技术有限公司,北京100024;中航工业北京航空制造工程研究所北京赛福斯特技术有限公司,北京100024【正文语种】中文【中图分类】TG457.10 前言5083铝合金是一种Al-Mg系合金，具有较高的耐蚀性、强度，焊接性能优良，被广泛用于船舶、汽车、轨道交通等领域[1-2]。

作为一种固相连接技术，搅拌摩擦焊（Friction Stirring Welding，FSW）特别适用于铝合金等有色金属的焊接，它可以克服熔焊接头中的气孔、裂纹等缺陷，提高连接区的质量，且效率较高[3-6]。

此外，与熔焊相比，搅拌摩擦焊（FSW）具有基本无合金元素烧损[7]、焊接变形小、接头强度高等优点。