黑龙江铝合金搅拌摩擦焊金相分析

《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》篇一一、引言搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding, FSW）是一种先进的固态焊接技术，特别适用于铝合金等轻质材料的连接。

3003铝合金因其良好的塑形、抗腐蚀性和可焊性等优点，在航空、汽车等制造领域中广泛应用。

本文将就3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能进行详细研究，为优化其焊接工艺、提高焊缝性能提供理论依据。

二、实验材料与方法1. 材料准备实验所采用的3003铝合金材料具有良好的塑性、韧性和耐腐蚀性。

实验前，对材料进行清洗、去氧化皮等预处理。

2. 搅拌摩擦焊实验采用先进的搅拌摩擦焊设备进行实验，设置不同的焊接速度、焊接深度等参数，进行多组实验。

3. 组织与性能分析对焊接后的样品进行切割、磨光、抛光等处理，并利用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）等设备观察其组织形态。

同时，通过硬度计、拉伸试验机等设备对焊缝的硬度、拉伸性能等进行测试。

三、实验结果与分析1. 焊缝组织观察通过光学显微镜和扫描电子显微镜观察发现，搅拌摩擦焊后的焊缝组织均匀、致密，无明显气孔、裂纹等缺陷。

在焊接过程中，搅拌针的作用使得焊缝金属发生塑性流动，形成细小的晶粒结构。

此外，热力耦合作用下还可能形成少量的硬质颗粒，为提高焊缝性能提供了基础。

2. 焊缝硬度分析实验结果表明，焊缝的硬度高于母材，这是由于焊接过程中材料的塑性流动和晶粒细化作用所导致。

在不同焊接参数下，焊缝的硬度有所差异，但总体上均表现出较高的硬度水平。

3. 拉伸性能测试拉伸试验结果表明，3003铝合金搅拌摩擦焊的拉伸性能良好。

在适当的焊接参数下，焊缝的抗拉强度接近或达到母材的水平。

此外，焊缝的延伸率也表现出较好的水平，说明其具有良好的塑形变形能力。

四、讨论与结论通过对3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能进行研究，我们发现：1. 搅拌摩擦焊技术能够有效地将3003铝合金连接起来，焊缝组织均匀致密，无明显缺陷。

2. 焊接过程中材料的塑性流动和晶粒细化作用提高了焊缝的硬度，使其具有较高的力学性能。

搅拌摩擦焊金相检测原理搅拌摩擦焊，听起来像个高科技的外星武器，其实它就是一种焊接技术，能把金属连接得紧紧的。

咱们平常用的焊接，很多时候都要加焊料，或者是用电弧什么的，这里就不同了。

这个技术主要靠摩擦生热，再加上搅拌的动作，嘿，像在做一碗美味的杂烩，材料相互融合，最后形成一体。

想象一下，把两块金属放在一起，然后不停地搅拌，慢慢地，它们就像打了鸡蛋一样，融合在一起，嘿，就是这么神奇。

说到金相检测，听起来有点复杂，其实就是看焊接的质量和结构。

简单来说，就是研究金属的微观结构。

金属不是光滑的表面，它们的内部其实有很多小秘密，像小村庄一样，里面住着很多小原子。

如果焊接的地方不够好，里面可能会有很多缺陷，这可就不妙了。

你想啊，像是做饭，食材如果处理不好，做出来的菜就不香，对吧？所以，金相检测就是要在焊接完后，好好“检查”一下，看看这个“菜”是不是能上桌。

金相检测一般有几个步骤，首先得把焊接的地方切割下来，像是在剪一个小样本。

然后，把这个小样本打磨得光滑透亮，像镜子一样。

把它放在一个特殊的显微镜下观察，嘿，像是在看显微镜下的细胞，真是大开眼界。

通过观察金属的组织结构，科学家们能判断出焊接的质量，发现一些潜在的问题。

这玩意儿虽然听起来简单，实际操作起来可是个技术活。

要知道，不同的金属有不同的特性，焊接的参数、环境都得考虑周全。

就像煮面条，有的人喜欢煮软的，有的人偏爱硬的，时间和火候都得掌握得当。

要是温度太高，金属可能会出现裂纹，温度太低，又焊不牢，真是个难题。

搞金相检测的师傅们可得有一双火眼金睛，他们用肉眼看不见的地方，能找出那些小问题。

毕竟，金属的强度和耐用性，直接关系到整件事的安全性。

想象一下，如果焊接的地方出了问题，就像汽车的刹车失灵，后果可不堪设想。

安全第一嘛，谁都不想让自己的生命玩游戏。

金相检测还有个好处，就是能让我们更加了解材料的特性。

比如，某种金属在高温下会变得脆弱，那在设计的时候，就得多加考虑。

《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金因其轻质、高强、耐腐蚀等优点，在航空、汽车、船舶等行业中得到广泛应用。

而搅拌摩擦焊作为一种新型的焊接工艺，其焊接过程不会产生飞溅和烟尘，焊缝强度高且连接效果好，成为铝合金连接领域的一种重要工艺。

3003铝合金作为铝锰合金的典型代表，具有优良的加工性能和焊接性能，因此对其搅拌摩擦焊的组织与性能进行研究具有重要意义。

二、3003铝合金搅拌摩擦焊的组织研究2.1 焊接过程与组织变化在搅拌摩擦焊过程中，由于摩擦热和塑性变形的作用，焊缝区发生显著的微观组织变化。

在焊缝的初始阶段，材料受热并发生塑性变形，随着温度的升高和变形的加剧，金属的晶粒结构逐渐细化。

此外，焊接过程中还伴随着晶界处合金元素的扩散和流动，使得晶界形态发生改变。

2.2 焊接组织的结构特征在焊缝组织中，我们可以观察到细化的晶粒、丰富的位错结构和微量的残余空隙等特征。

其中，细化的晶粒结构能够有效地提高材料的强度和韧性。

同时，适量的位错结构也有助于提高材料的塑性变形能力。

此外，焊接过程中应尽量避免残余空隙的产生，因为这将对材料的性能产生不利影响。

三、3003铝合金搅拌摩擦焊的性能研究3.1 力学性能通过拉伸试验和硬度测试等方法，我们可以对3003铝合金搅拌摩擦焊的力学性能进行评估。

结果表明，经过搅拌摩擦焊后，焊缝的强度和硬度均有所提高。

这主要是由于焊接过程中组织的细化、晶界强化和合金元素的重排等因素所引起的。

此外，焊接后的韧性也有所改善，提高了材料对裂纹等外部应力的抵抗能力。

3.2 耐腐蚀性能铝合金在特定环境下易发生腐蚀现象，因此耐腐蚀性能也是评价其性能的重要指标之一。

研究表明，经过搅拌摩擦焊后，焊缝的耐腐蚀性能得到提高。

这可能是由于焊接过程中合金元素的重新分布和晶界结构的改变所引起的。

此外，焊缝表面光滑度的提高也有助于提高其耐腐蚀性能。

四、结论通过对3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能进行研究，我们发现焊接过程能够有效地改善材料的组织和性能。

7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊接试验分析 王　廷1,　朱丹阳2,　刘会杰1,　冯吉才1 (1.哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室,哈尔滨150001; 2.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨　150001)摘　要:在不同焊接参数下进行了7050-T7451铝合金的搅拌摩擦焊接试验,对接头显微组织进行了光学和TE M分析,并测试了接头的抗拉强度和硬度分布.焊接工艺参数通过影响接头微观组织和焊接缺陷来影响接头的力学性能,在转速800r/min和焊速200mm/min的情况下,接头的抗拉强度最高达到母材强度的88%.焊接热输入较高时,接头的拉伸断裂出现在热影响区,而热输入较低时,焊缝底部出现未焊合,接头从此处首先发生开裂.结果表明,焊核区发生了动态再结晶和沉淀相溶解;热影响区发生了沉淀相粗化,晶间出现无沉淀带.关键词:搅拌摩擦焊;铝合金;微观组织;力学性能;断裂特征中图分类号:TG453.9 文献标识码:A 文章编号:0253-360X(2009)08-0109-04王　廷0　序 言7050是一种Al2Zn2Mg2Cu系高强铝合金,具有高的比强度、高韧性以及优异的抗应力腐蚀性能,广泛应用于飞机的许多重要部件[1].然而,由于铝合金弧焊时焊缝经常会产生气孔、裂纹、咬边等缺陷.特别是对于热处理强化的超高强铝合金,其弧焊焊接性更差,极易出现热裂纹,严重阻碍了7050铝合金在工业中的应用[2].搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)以其高效、节能、焊缝缺陷率低以及焊接变形小等优点,已经广泛应用于多种铝合金的焊接[3-5],但在7xxx系列铝合金中的应用还相对有限.利用搅拌摩擦焊接方法对70502T7451铝合金进行了焊接,重点研究了焊接参数对接头微观组织和力学性能的影响,为70502T7451铝合金搅拌摩擦焊接技术的实际应用奠定基础.1　试验方法试验材料为5mm厚70502T7451铝合金,尺寸规格为200mm×75mm,化学成分和物理性能见表1和表2.试验用搅拌头由工具钢制成,焊前经淬火处理,硬度达到63HRC.轴肩直径13.8mm,搅拌针长度4.85mm.接头形式为对接焊,对接面与板材轧制方向垂直.表1　70502T7451铝合金化学成分(质量分数,%)Table1　Chemical compo sition of7050aluminum alloyM g Zn Cu Z r Mn其它Al 1.9-2.6 5.7-6.7 2.0-2.60.08-0.150.10.15余量表2　70502T7451铝合金的力学及物理性能Table2　Mechanical and physical propertie s of705027451a2 luminum alloy抗拉强度R m/MPa断后伸长率A(%)比热容(20℃)c/(J・k g-1・K-1)热导率(20℃)λ/(kW・m-1・℃-1) 513148600.15固定搅拌头转速为600r/min,在焊接速度为100～400mm/min时进行试验;而焊接速度固定为200mm/min时,搅拌头旋速选用300～1000r/min.在对接板上,沿垂直焊缝方向分别截取金相和拉伸试样,拉伸试样按国家标准G B2651—89截取,在In2 stron—1186电子万能试验机上进行拉伸试验.金相试样经研磨、抛光后,采用柯氏试剂进行腐蚀.TE M 试样研磨到50μm,然后双喷减薄.金相观察在O LY MPUS PMG3光学微观镜上进行,TE M分析在Philips C M12透射电子微观镜下进行.在HX—1000显微硬度计上进行了焊缝显微硬度测量,测量位置第30卷第8期2009年8月焊　接　学　报TRANS ACTI ONS OF THE CHI NA WE LDI NG I NSTIT UTI ONV ol.30　N o.8August　2009收稿日期:2008-06-16在接头横截面中部,载荷为0.5N ,加载时间为10s.2　试验结果与分析2.1　接头微观组织2.1.1　宏观形貌图1为70502T 7451铝合金搅拌摩擦焊接头典型的宏观形貌.可以看出,接头明显存在四个区域,即中心的焊核区(NZ ),焊缝两侧的热机影响区(T MAZ ),热影响区(H AZ )以及未受影响的母材(BM ).焊核区有明显的“洋葱”环,这在其他铝合金搅拌摩擦焊时也能观察到[6,7],它的出现与焊接时材料的塑性流动和沉淀物分布有关.图1　70502T7451接头典型宏观形貌Fig 11　Typical macro structural zone s of 70502T7451joint2.1.2　晶粒形态图2为70502T 7451铝合金的微观结构,可以看出,母材由沿轧制方向被拉长的饼状晶粒和部分再结晶晶粒组成,晶粒大小极不均匀.母材中还包含有部分杂质相,主要是Al 2Cu 化合物,这些杂质相与基体的相界面会成为裂纹源,极大地降低材料的断裂韧性.图2　母材光学微观结构Fig 12　Optical micrograph of ba se metal由于接头强度受焊核区组织和热影响区组织影响最大,文中只分析了这两个区域的组织.图3为焊核区域的微观组织.可以看到,焊核区发生了动态再结晶,由细小的等轴晶组成.由于铝合金的层错能较高,不易发生断续动态再结晶(DDRX ),因此铝合金在热变形时主要发生连续动态再结晶(C DRX ),其发生再结晶的机制主要为亚晶的转变,而位错不断进入亚晶界使相邻亚晶界取向差增大是亚晶转变为晶粒的主要方式[8].图3　接头焊核区微观组织Fig 13　M icro structure within NZ of joint热影响区组织如图4所示.热影响区由于只受到热的作用,晶粒形态与母材接近,原始母材中的部分再结晶晶粒长大,因此热影响区晶粒尺寸较母材均匀,但焊接热输入对该区晶粒尺寸的影响并不明显.图4　不同焊接速度下热影响区微观组织Fig 14　M icro structure within H AZ of joint2.1.3　沉淀相沉淀相的尺寸和数量将极大地影响接头不同区域的性能.7050铝合金为沉淀强化铝合金,其主要强化相为η′[8].图5为母材和接头焊核区及热影响区沉淀相分布的TE M 形貌.由图5a 可以看出,细小的沉淀相均匀弥散的分布在晶内和晶界,形状和边界比较模糊.从图5b ,c 可以看出,焊核区内沉淀相大部分发生了溶解,只有少数存留.这是因为该区域温度最高,超过了沉淀110　焊　接　学　报第30卷相溶解温度,沉淀相发生了溶解所致.而在热影响区(图5c ,d ),沉淀相在受热时发生粗化,形态变得清晰,但密度低于母材,而且热输入越高,沉淀相尺寸越大,密度也越低.同时还可以发现,在热影响区晶间无沉淀带(precipitate free zone ,PFZ )加宽,而且热输入越高,其宽度越大.图5　母材和接头不同区域的沉淀相分布Fig 15　Precipitate s in ba se metal and different zone s of joints2.2　接头力学性能2.2.1　拉伸性能接头抗拉强度和延伸率随焊接参数的变化如图6所示.焊接热输入最终决定接头的力学性能,改变转速或焊速的效果是相当的.随着焊接热输入的增大,接头抗拉强度先升高后降低,但断后伸长率随热输入的增大呈上升趋势.在试验参数范围内,转速800r/min 和焊速200mm/min 时的接头抗拉强度最高为450MPa ,达到母材的88%,此时接头断后伸长率为7.1%,达到母材的51%.在转速600r/min 与焊接速度大于200mm/min ,或焊接速度200mm/min 与转速低于600r/min 的情况下,焊缝底部出现如图7所示的未焊合缺陷,导致接头抗拉强度和断后伸长率明显降低.增大转速或降低焊速,热输入增大,缺陷消失,但热影响区弱化程度加大,故抗拉强度达到峰值之后随热输入增大而降低.图6　焊接参数对接头拉伸性能的影响Fig 16　E ffect of welding parameters on tensile propertie s ofjoints以转速600r/min 、焊速分别为100mm/min 和400mm/min 为例,分析了焊接参数对接头断裂的影响,焊速较高时,因焊缝底部存在未焊合缺陷,拉伸断裂从此开始,随后穿过焊核;焊速较低时,热影响区在焊接热循环作用下发生明显弱化,故拉伸断裂出现在热影响区,断口呈现明显的韧窝状特征(图8).第8期王　廷,等:7050-T 7451铝合金的搅拌摩擦焊接试验分析111图7　热输入较低时出现的未焊合缺陷Fig 17　K issing bond defect in joint welded at lower heatinput图8　热输入较高时的接头拉伸断口形貌Fig 18　Tensile fracture of joints welded at low welding speed2.2.2　硬度分布不同工艺参数下接头硬度分布如图9所示.可以看出,热影响区硬度明显低于其它区域,这与沉淀相的粗化和晶间无沉淀带的出现密切相关.而焊核区的硬度基本与母材相同,这是因为焊核区晶粒细化的结果.此外,焊接工艺参数对接头硬度分布有重要影响.焊接热输入越高,热影响区硬度越低,说明沉淀相的密度、尺寸以及晶间无沉淀带的宽度对热影响区的性能有决定性的影响.图9　不同焊接参数下的接头硬度分布Fig 19　M icrohardne ss distribution of joints welded at differentwelding parameters3　结 论(1)焊核区发生了动态再结晶和沉淀相溶解;热影响区发生了沉淀相粗化,晶间无沉淀带加宽,热输入越高,沉淀相尺寸越大,晶间无沉淀带越宽.(2)焊接工艺参数通过影响接头微观组织和焊接缺陷来影响接头的力学性能,在转速800r/min 和焊速200mm/min 的情况下,接头的抗拉强度最高,达到母材强度的88%.(3)焊接热输入较高时,接头的拉伸断裂出现在热影响区,具有明显的韧窝状断裂特征;而热输入较低时,焊缝底部出现未焊合,接头从此处首先发生开裂.参考文献:[1]　刘世兴,田世兴,陈昌麒.7050铝合金锻件的力学性能和断裂机制研究[J ].材料工程,1996(4):34-37.Liu Shixing ,T ian Shixing ,Chen Changqi.M echanical properties andfracture mechanism of 7050alum inum alloy forgings [J ].Journal of M aterials Engineering.,1996(4):34-37.[2]　杨淑芳,楼松年,薛小怀.铝合金焊接技术[J ].造船技术,2003(5):25-28.Y ang Shu fang ,Lou S ongnian ,Xue X iaohuai.W elding technology of a 2lum inum alloy[J ].Journal of M arine T echnology ,2003(5):25-28.[3]　Hanadi S G.Friction stir weld ev olution of dynam ically recrystallizedAA 2095weldments[J ].Scripta M aterialia ,2003(49):1103-1110.[4]　Peel M ,S teuwer A ,Preuss M ,et al .M icrostructure ,mechanicalproperties and residual stress as a function of welding speed in alum ini 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o the mechanics of drop trans fer of high2cur2 rent density M AG welding process is disclosed,which is centrifugally breaking trans fer,mixed trans fer and rotating short trans fer.M ore2 over,the reas on of why high2current density M AG welding process with the shielded gas of80%Ar and20%C O2cannot be used is found.The application practicability of high effective welding for high2current density M AG welding process with the shielded gas of 98%Ar and2%O2is built.K ey w ords:　high current density M AG welding;the second critical current;centrifugally breaking trans fer;rotating short trans ferPrediction of residu al stresses distribution in strength2mis2 m atched butt joints using finite element method ZH AO Zhili1,2,Y ANG Jianguo2,LI U Xues ong2,FANG H ongyuan2(1. School of Materials Science and Engineering,Harbin University of Science and T echnology,Harbin150040,China;2.S tate K ey Lab2 oratory of Advanced Welding Production T echnology,Harbin Insti2 tute of T echnology,Harbin150001,China).p97-100 Abstract:　The in fluence of mis2match ratio and total width of cover pass on distributions of welding residual stresses are studied by finite element method for the application of undermatching butt joint of high strength steel.Although the weld strength mismatch effects are con fined to a small region in the weld,all critical zone of fatigue failure such as weld toe and root of weld are located in this region. At weld toe,the magnitude of the longitudinal residual stresses in2 creases and the magnitude of transverse residual stress decreases with increasing mis2match ratio.The magnitudes of the longitudinal resid2 ual stresses and transverse residual stress increase less with the in2 creasing of total width of cover pass,but the position of peak value changes.The peak value of transverse residual stress of generic un2 dermatching butt joints is located at base metal,but that of equal load2carrying undermatching butt joint corresponding to the increas2 ing of total width of cover pass is located at weld toe.K ey w ords:　mis2match ratio;welding residual stress;butt2 welded joint;weld toeMicrostructure and form ation ch aracteristics of rotating arc horizontal G MAW joint G UO Ning,LI N Sanbao,ZH ANG Y aqi,Y ANG Chunli(S tate K ey Laboratory of Advanced Welding Production T echnique,Harbin Institute of T echnology,Harbin 150001,China).p101-104Abstract:　R otating arc horizontal G M AW can s olve the drip2 ping of the m olten pool in the horizontal welding.The rotating arc process not only can reduce the welding heat input by prolonging the welding path in the s ome welding distance caused by the arc rota2 tion,but als o disperse the arc force to affect the sidewall periodically resulting in supporting the fusion metal near the upper groove.The characteristics of joint formation in rotating arc horizontal G M AW was studied.The asymmetry of the microstructure in the joint due to the rotation of the arc was discovered.The reas on and the mechanism of this phenomenon was analyzed and interpreted.K ey w ords:　horizontal welding;joint characteristics;rotat2 ing arcVision system of butt joint gap width measurement for laser w elding W U Jiay ong,W ANG Pingjiang,CHE N Jihong,CHE N Zhiyi(National NC System Engineering Research Center,Huazhong University of Science and T echnology,Wuhan430074,China). p105-108Abstract:　Laser welding process has demanding requirements on quality of butt joint preparation,especially on joint gap width and mismatch,the butt joint gap being narrow and little mismatch.Due to the inadequate lateral res olution or measuring principle limitation, current vision sens ors can not measure the gap width accurately.In this paper,a vision system of joint gap width measurement is de2 signed using the CC D camera with telecentric lens and diode laser, and a joint gap detection alg orithm is proposed based on gray project2 ing integral approach.The experimental results dem onstrate that the gap width measurement system can extract the joint border and joint gap width accurately;joint gap detection alg orithm has self2verifica2 tion ability to a certain extent.Accuracy of the measurement is better than0.015mm for a butt joint specimen with0.05mm gap width.K ey w ords:　butt joint;gap width;laser welding;vision measurementExperimental investigation of friction stir w elding of7050alu2 minum W ANG T ing1,ZH U Danyang2,LI U Huijie1,FE NGJi2 cai1(1.S tate K ey Laboratory of Advanced Welding Production T ech2 nology,Harbin Institute of T echnology,Harbin150001,China;2. Department of Material Science,Harbin Institute of T echnology, Harbin150001,China).p109-112Abstract:　70502T7451aluminum alloy was welded in friction stir welding at different welding parameters.The structure of the joints was studied with optical microscopy and TE M.T ensile strength and hardness distribution of the joints were tested.The mechanical properties,the microstructure and welding defects of the joints were controlled by changing welding parameters.The tensile strength of the joint was up to88%of that of base metal at the parameters with tool traverse speed of200mm/min and rotation rate of800r/min. The fracture location was in H AZ in the joints welded in higher heat input;when the heat input was lower,kissing bond was produced in the root of the joint,and then fracture initiated from the location of the defect stretched.The result showed that dynamic recrystallization occurred in nugget zone together with the precipitates diss olved.Pre2 cipitates were coarsened in H AZ accom panying with the presence of precipitate2free zone.K ey w ords:　friction stir welding;aluminum alloy;micro structure;mechanical property;fracture characterizationⅥMAI N T OPICS,ABSTRACTS&KEY W ORDS2009,V ol.30,N o.8。

《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金因其轻质、高强、耐腐蚀等特性在航空、汽车、船舶等领域得到了广泛应用。

其中，3003铝合金因其良好的加工性能和中等强度成为了研究的热点。

搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW）作为一种固相连接技术，因其连接质量高、变形小等优点被广泛应用于铝合金的连接。

本文以3003铝合金为研究对象，对其搅拌摩擦焊接的组织与性能进行了深入研究。

二、实验材料与方法1. 实验材料实验所采用的3003铝合金具有良好的塑性和加工性能，常用于制造各种结构件。

该合金的化学成分包括铝、锰、镁等元素。

2. 实验方法（1）搅拌摩擦焊接实验：采用不同的焊接参数进行搅拌摩擦焊接实验，包括焊接速度、旋转速度等。

（2）组织观察：通过金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对焊接接头的组织进行观察。

（3）性能测试：测试焊接接头的力学性能，包括拉伸性能、硬度等。

同时，对焊接接头的耐腐蚀性能进行评估。

三、搅拌摩擦焊组织研究1. 宏观组织观察通过金相显微镜观察焊接接头的宏观组织，可以发现焊接接头由焊核区、热机影响区和母材区组成。

焊核区为均匀的细晶区，热机影响区为部分再结晶区，母材区保持原始的组织形态。

2. 微观组织分析通过SEM和TEM观察发现，焊核区的晶粒得到了显著的细化，且晶界清晰。

在热机影响区，部分晶粒发生了再结晶，晶界处有细小的第二相颗粒析出。

这些第二相颗粒对提高焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能具有重要作用。

四、性能研究1. 力学性能通过拉伸实验发现，3003铝合金搅拌摩擦焊接接头的抗拉强度与母材相近，断裂主要发生在热机影响区或母材区。

此外，焊接接头的延伸率和冲击韧性也表现出较好的性能。

2. 硬度焊接接头的硬度分布呈现出一定的梯度变化，焊核区的硬度最高，热机影响区次之，母材区最低。

这种硬度分布有利于提高焊接接头的耐磨性和抗疲劳性能。

第27卷　第1期2006年1月焊接学报TRANS ACTI O NS OF THE CH I N A W ELD I N G I N STI T UTI O NVol .27 No .1January 20062219-O 铝合金的搅拌摩擦焊接陈迎春,　刘会杰,　冯吉才(哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室,哈尔滨　150001)摘　要:对2219-O 铝合金进行了搅拌摩擦焊接,采用光学显微镜分析了接头的微观组织,采用拉伸试验方法评价了接头的力学性能。

微观分析表明,在热机循环的共同作用下,焊核区(WNZ )发生了动态再结晶,形成了细小的等轴晶粒,并且沉淀相的数量较其它各区有所增加;热机影响区(T MAZ )晶粒被拉长、弯曲,发生了动态回复和部分再结晶,晶粒内部开始有新的晶粒生成;热影响区(HAZ )的晶粒发生粗化。

力学性能测试结果表明,当转速为800r/m in,焊接速度为200～400mm /m in 时,接头与母材等强度,断裂发生在母材区;当焊接速度大于400mm /m in 时,接头的抗拉强度很低,断裂发生在缺陷处。

关键词:搅拌摩擦焊接;铝合金;微观组织;拉伸性能中图分类号:TG453.9 文献标识码:A 文章编号:0253-360X (2006)01-65-04陈迎春0　序 言2219铝合金具有比强度高,低温和高温力学性能好,断裂韧度高,抗应力腐蚀性能优异等特点,是制造大型运载航天贮箱的理想材料之一。

目前国内贮箱制造水平仍处于被国外早以淘汰的2A14铝合金常规钨极氩弧焊上,采用"两面三层焊"的焊接工艺。

虽然在一定程度上能避免裂纹的产生,但工艺复杂,成本高,效率低,与国外差距越来越大[1,2]。

因此,根据目前国内现有材料的实际情况,用2219铝合金取代2A14铝合金作为新一代航天贮箱材料尤为必要。

对2219铝合金的焊接国外曾采用钨极气体保护焊[3]、熔化极气体保护焊[3]、电子束焊接[3]、变极性等离子焊[4]等方法,但熔焊的接头强度仅达到母材的50%～70%,且焊接接头气孔倾向性较大。

在当今工业领域，铝合金作为一种重要的结构材料，其焊接技术一直备受关注。

其中，搅拌摩擦焊接是一种先进的焊接方法，能够在不融化材料的情况下实现高强度的焊接接头。

本文将深入探讨铝合金搅拌摩擦焊接接头组织特征，以帮助读者全面理解这一焊接方法的特点。

二、铝合金搅拌摩擦焊接接头组织特征的表现1. 微观组织分析铝合金搅拌摩擦焊接接头的微观组织特征是研究的重点之一。

在接头区域，可以观察到晶粒细化、晶粒再结晶等现象。

还会出现强化相分布不均匀、晶粒取向偏移等情况。

这些微观组织的变化直接影响着接头的性能和稳定性。

2. 组织相分析铝合金搅拌摩擦焊接接头中的组织相也是需要重点关注的对象。

通过金相显微镜等手段，可以发现接头中出现了多种组织相，如固溶相、析出相等。

这些组织相的形成对接头的强度、硬度等性能指标具有重要影响。

3. 动态组织特征在搅拌摩擦焊接的过程中，焊接接头的组织特征还会随着时间和温度的变化而发生相应的动态变化。

这些动态组织特征包括晶粒的再排列、组织相的数量和尺寸的变化等，对于接头的稳定性和可靠性产生着重三、铝合金搅拌摩擦焊接接头组织特征的影响因素1. 工艺参数搅拌摩擦焊接的工艺参数是直接影响焊接接头组织特征的重要因素。

包括搅拌头形状、转速、下压力等参数的变化，都会对接头的组织特征产生显著影响。

2. 材料属性铝合金的成分和性能对于搅拌摩擦焊接接头组织特征也具有重要影响。

不同种类的铝合金，其组织特征会有所差异，需要针对不同材料进行研究和分析。

3. 环境条件焊接过程中的环境条件，如温度、气氛等，也会对接头的组织特征产生一定的影响。

特别是在特殊环境下进行焊接时，需要对组织特征进行更加深入的研究。

四、总结与展望通过对铝合金搅拌摩擦焊接接头组织特征的深入探究，我们能够更全面地了解这一焊接方法的特点。

未来，随着材料科学和焊接技术的不断发展，我们可以预见，对接头组织特征的研究将会更加深入，为铝合金搅拌摩擦焊接技术的进一步改进和应用提供更多的理论支持和实个人观点：铝合金搅拌摩擦焊接作为一种新型的焊接方法，其接头组织特征的研究对于提高焊接接头的质量和性能具有重要意义。

《2060铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织及腐蚀行为》篇一摘要：本文着重探讨了2060铝锂合金搅拌摩擦焊接头的组织结构及腐蚀行为。

首先，概述了该合金及其焊接技术的基本特性和重要性。

随后，通过实验分析详细讨论了接头的微观结构与机械性能，最后深入研究了该合金的腐蚀行为和影响腐蚀行为的因素。

该研究有助于理解和改善铝锂合金搅拌摩擦焊接头性能，对提升相关产品的质量与可靠性具有指导意义。

一、引言铝锂合金因具有低密度、高比强度和高刚度等特性，被广泛应用于航空航天领域。

然而，由于铝锂合金的焊接难度较大，如何保证焊接接头的性能和可靠性成为了关键问题。

搅拌摩擦焊作为一种新型的固相焊接技术，具有焊缝强度高、无污染等优点，成为了铝锂合金焊接的理想选择。

因此，研究2060铝锂合金搅拌摩擦焊接头的组织及腐蚀行为对于提高其应用性能具有重要意义。

二、2060铝锂合金及其搅拌摩擦焊接技术概述2060铝锂合金是一种轻质高强度的铝合金，具有优异的机械性能和加工性能。

搅拌摩擦焊技术是一种通过摩擦热和塑性变形实现固态连接的焊接方法，其特点是无污染、焊缝强度高。

将该技术应用于2060铝锂合金的焊接，可以有效地提高接头的强度和可靠性。

三、搅拌摩擦焊接头组织结构及机械性能分析通过对2060铝锂合金搅拌摩擦焊接头进行金相显微镜、扫描电镜等实验分析，我们发现：1. 焊缝区主要由热影响区、热软化区和塑性变形区组成，其中塑性变形区为接头的主要承载区域；2. 焊缝组织呈现出明显的方向性特征，且具有较高的晶粒细化程度；3. 焊缝的机械性能与母材相比，具有较高的抗拉强度和延伸率。

四、腐蚀行为研究铝锂合金在特定环境下易发生腐蚀，因此研究其腐蚀行为具有重要意义。

通过电化学腐蚀实验和盐雾腐蚀实验，我们得出以下结论：1. 焊缝的耐腐蚀性受其组织结构的影响，晶粒细化程度越高，耐腐蚀性越好；2. 焊缝的耐腐蚀性受环境因素的影响，如盐雾环境会加速焊缝的腐蚀过程；3. 焊缝的耐腐蚀性可通过表面处理等方法进行改善。

铝合金无减薄搅拌摩擦焊工艺优化及特征分析高强铝合金具有比强度高、耐腐蚀性好、良好的热加工性等优势，广泛应用于高铁、特种车辆、航空航天等高端制造业[1]. 由于铝合金在采用传统熔焊方法时易产生气孔和热裂纹等焊接缺陷，降低了焊接质量. 搅拌摩擦焊(friction stir welding, FSW)作为一种固相焊接方法，可以有效地避免这些缺陷的产生[2].在常规FSW中，虽然不会产生焊缝余高，但是由于搅拌头轴肩压入被焊金属，会产生特有的飞边缺陷，导致金属材料损失，不可避免地出现焊缝区域低于母材的焊缝减薄现象[3]. 焊缝减薄不仅会使工件整体精度降低，也会使接头承载能力下降. 栾国红等人[4]设计出一种组合式去飞边搅拌头，可以有效的去除飞边，但是无法控制“减薄效应”. 汪洪峰等人[3]设计了复杂的焊接工具，但仅达到了一定程度减薄效果. 现有研究工作中，通常采用焊前在焊缝处增材[5-6]或非焊缝处减材[7]的方式来解决FSW焊缝减薄问题，但这些补救方法降低了工作效率，提高了焊接成本.进行实验设计是开展科学探究的重要组成部分，实验设计是围绕所提出的问题进行实验方案设计的思维过程，有助于培养学生的探究能力和科学思维，促进其学科核心素养的养成。

实验设计的关键在于变量的确定及控制。

在生物学教学中，学生常因为不能正确地分析变量，所以难以设计出比较完整的实验方案，进而影响其实验设计能力的发展。

因此加强变量分析教学，帮助学生掌握实验设计的各种变量及其控制方法，是提高学生实验设计能力发展的有效途径。

中国科学院沈阳自动化研究所研发出的一种零轴肩压入方式的新型无减薄FSW工艺，对搅拌头进行适当优化. 根据理论研究，在轴肩下压量相同时，单位面积上的轴肩承担的顶端压力相同，由于力的相互作用，焊缝中的塑性金属单位面积抵抗的力也相同，利用这个理论，选取半径大的轴肩，用以抵抗主轴对焊缝金属的下压作用，达到减弱飞边和焊缝无减薄的效果. 试验证明，该方法可以实现低成本、高效率的达到FSW焊缝表面无凹陷的效果[8]. 为获得力学性能优良的焊接接头，试验采用响应面法对这种新型无减薄FSW工艺的焊接参数进行了优化[9]，以获得性能优异的焊接工艺参数.1 试验方法试验采用规格尺寸为450 mm × 100 mm × 6 mm的A7N01P-T4高强铝合金，该材料经固溶热处理后自然时效至基本稳定的状态，其抗拉强度为385 MPa，断后伸长率为15.7%. 表1为A7N01P-T4铝合金的化学成分.试验采用新型无减薄搅拌摩擦焊工艺，为防止较小的轴肩压入量会使轴肩的包络作用减弱，无减薄搅拌摩擦焊使用带螺纹槽的轴肩，并采取零倾角焊接. 因此，在试验中，搅拌头使用直径为22 mm带螺纹槽的大直径轴肩和长度为5.8 mm的锥形带螺纹的搅拌针. 焊前使用砂纸去除试板表面氧化膜，然后采用丙酮去除工件表面油污. 将工件沿长度方向固定在工作台上，对接面实施焊接，焊接时保持搅拌头零倾角. 焊后根据GB/T2651—2008《焊接接头拉伸测试方法》，从垂直于焊缝方向的接头取拉伸试样，标距尺寸为40 mm，测量其断后伸长率.大部分心外膜起源室早的心电图表现与对应的心内膜起源室早相似，但其QRS波起始部上升较缓，可见假delta波。

《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》篇一一、引言搅拌摩擦焊作为一种先进的固态连接技术，已被广泛应用于各种金属材料领域，其中3003铝合金作为一种具有优良的成形性、可焊性和耐腐蚀性的材料，在工业制造领域具有广泛应用。

本文以3003铝合金为研究对象，探讨其搅拌摩擦焊的组织与性能变化规律，旨在为优化搅拌摩擦焊工艺及提升焊接接头的性能提供理论支持。

二、实验材料与方法本实验所使用的材料为3003铝合金板材，其化学成分、力学性能等基本参数均符合国家标准。

实验过程中，采用搅拌摩擦焊设备进行焊接，并通过对焊接过程中的工艺参数进行优化，如焊接速度、搅拌头转速等，以获得理想的焊接接头。

三、搅拌摩擦焊组织研究1. 焊接接头组织分析通过对焊接接头进行金相显微镜观察，发现搅拌摩擦焊过程中，焊接接头经历了动态再结晶、晶粒破碎与重新排列等过程。

焊接接头的热影响区分为热机械影响区、热影响区和母材区。

其中，热机械影响区为晶粒细化区，晶界处存在一定程度的溶质原子偏聚现象；热影响区则因受热作用而发生不同程度的组织变化。

2. 焊接接头微观结构分析利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对焊接接头进行微观结构分析，发现搅拌摩擦焊过程中产生了大量细小的等轴晶粒，且晶粒尺寸随工艺参数的优化而减小。

此外，焊接接头处存在一定程度的晶界偏析现象，但整体上焊接接头的微观结构较为均匀。

四、性能研究1. 力学性能分析通过对焊接接头进行拉伸试验和硬度测试，发现优化工艺参数后，焊接接头的抗拉强度、屈服强度和延伸率均得到显著提高。

其中，抗拉强度接近母材水平，说明焊接接头的力学性能得到了有效提升。

2. 耐腐蚀性能分析通过电化学腐蚀试验和盐雾腐蚀试验对焊接接头的耐腐蚀性能进行分析，发现优化工艺参数后，焊接接头的耐腐蚀性能得到了显著提高。

这主要得益于焊接过程中产生的细小等轴晶粒和均匀的微观结构，使得焊接接头具有较好的耐腐蚀性能。

五、结论本文通过对3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能进行研究，得出以下结论：1. 搅拌摩擦焊过程中，焊接接头经历了动态再结晶、晶粒破碎与重新排列等过程，形成细小的等轴晶粒和均匀的微观结构。

搅拌摩擦焊金相检测原理金相检测是一种常用的金属无损检测方法，通过对金属材料进行切割、研磨、腐蚀等处理，然后使用金相显微镜观察材料的组织结构，以评估其性质和性能。

金相检测可以有效地检测搅拌摩擦焊接头的质量，并发现潜在的缺陷和问题，保证焊接质量和连接强度。

搅拌摩擦焊金相检测的原理主要包括以下几个方面：1. 样品制备在进行金相检测之前，首先需要对焊接接头进行样品制备。

通常情况下，采用金相取样机对搅拌摩擦焊接头进行切割，然后通过研磨、抛光等工艺处理，使其表面光滑平整。

样品制备的质量和精度对金相检测结果具有重要影响，必须严格控制每个步骤的操作要求。

2. 显微镜观察金相检测主要通过金相显微镜对焊接接头的组织结构进行观察和分析。

金相显微镜是一种专门用于金相检测的显微镜，能够放大材料的微观结构，显示出晶粒、相界、孔隙等细微结构。

观察时需要调整显微镜的放大倍数和对焦距离，以获得清晰的图像。

3. 显微组织分析通过对金相显微镜下获取的图像进行分析，可以得到焊接接头的显微组织结构信息。

显微组织分析主要包括晶粒大小、晶粒形状、晶界分布、相组成等方面，这些信息可以用于评估焊接质量和连接强度。

例如，晶粒细小、均匀分布的接头通常具有较高的强度和韧性，而晶粒粗大、不均匀分布的接头则易出现断裂、滑动等问题。

4. 缺陷检测金相检测还可以用于检测焊接接头中的缺陷，如气孔、夹渣、裂纹等。

这些缺陷可能会影响接头的力学性能和耐腐蚀性能，导致焊缝的失效。

通过金相检测可以及时发现这些缺陷，进行修补或重焊，保证焊接质量达标。

5. 数据分析和评估最后，金相检测结果需要进行数据分析和评估，确定焊接接头的质量和性能是否符合要求。

根据金相组织结构、缺陷情况等信息，可以对焊接接头进行评分或等级，制定相应的维修和改良方案。

金相检测结果也可以作为焊接工艺和参数优化的参考，帮助改善搅拌摩擦焊的质量和效率。

总的来说，搅拌摩擦焊金相检测是一种重要的质量控制手段，能够全面评估焊接接头的质量和性能。

一、实验目的1. 了解搅拌摩擦焊的基本原理和操作方法。

2. 掌握搅拌摩擦焊实验设备的操作流程。

3. 分析搅拌摩擦焊过程中的关键参数对焊接质量的影响。

4. 评估搅拌摩擦焊在特定材料焊接中的应用效果。

二、实验原理搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW）是一种新型固相连接技术，通过高速旋转的搅拌头与工件接触产生摩擦热，使材料发生塑性变形，实现焊接。

该技术具有焊接接头质量高、变形小、无需填充材料等优点。

三、实验设备与材料1. 实验设备：搅拌摩擦焊机、焊接电源、引伸计、硬度计等。

2. 实验材料：不锈钢板材，尺寸为100mm×100mm×3mm。

四、实验方法1. 根据实验要求，设置搅拌摩擦焊机的参数，包括搅拌头的转速、焊接速度、搅拌头插入深度等。

2. 将不锈钢板材放置在焊接机的工作台上，调整好夹具，确保工件固定牢固。

3. 启动搅拌摩擦焊机，进行焊接实验。

焊接过程中，观察搅拌头的旋转状态和焊接接头的形成过程。

4. 焊接完成后，对焊接接头进行外观检查、力学性能测试和金相组织分析。

五、实验结果与分析1. 外观检查：焊接接头表面光滑，无裂纹、气孔等缺陷，焊接质量良好。

2. 力学性能测试：焊接接头的抗拉强度、弯曲强度等指标均达到母材水平，说明搅拌摩擦焊具有良好的力学性能。

3. 金相组织分析：焊接接头的显微组织为细小的等轴晶粒，晶粒尺寸均匀，无明显的热影响区，说明搅拌摩擦焊具有优异的组织性能。

六、讨论与结论1. 搅拌摩擦焊具有焊接接头质量高、变形小、无需填充材料等优点，在航空航天、汽车制造等领域具有广泛的应用前景。

2. 实验结果表明，搅拌摩擦焊能够有效地焊接不锈钢板材，焊接接头质量良好，力学性能满足要求。

3. 搅拌摩擦焊过程中的关键参数对焊接质量有重要影响。

通过合理调整搅拌头的转速、焊接速度、搅拌头插入深度等参数，可以获得高质量的焊接接头。

七、实验总结本次实验成功进行了搅拌摩擦焊实验，验证了搅拌摩擦焊技术的可行性和有效性。

2024铝合金搅拌摩擦焊研究共3篇2024铝合金搅拌摩擦焊研究12024铝合金搅拌摩擦焊研究摘要：随着机械制造行业的不断发展，越来越多的铝合金产品被广泛应用。

搅拌摩擦焊作为一种新兴的接合技术，具有与传统的接合技术相比更加显著的优势。

为了深入探究2024铝合金搅拌摩擦焊的焊接特性，本文开展了一系列实验，分析了焊接热影响区、焊缝组织结构等性能指标。

关键词：2024铝合金，搅拌摩擦焊，焊接特性，金相分析1、引言搅拌摩擦焊技术是一种新兴的固态接合技术，在汽车、航空航天、船舶制造等领域有着广泛的应用。

相较于传统的接合技术，搅拌摩擦焊具有焊接速度快、焊缝强度高、热影响区小等优势，因此备受关注。

其中，铝合金产品的制造领域，搅拌摩擦焊技术也得到了越来越广泛的应用。

2024铝合金是一种常用的高强度铝合金。

它有良好的耐腐蚀性、加工性和低密度等优点，被广泛应用于航空航天、船舶制造等领域。

因此，研究2024铝合金的搅拌摩擦焊技术，具有重要的现实意义和科学价值。

2、实验方法本实验采用了直径为10mm、厚度为2mm的2024铝合金板材作为实验材料。

在实验过程中，我们针对不同的搅拌头转速、焊接速度和夹紧力等参数，开展了一系列的实验测试。

通过实验得出了不同参数下，2024铝合金搅拌摩擦焊的焊接性能指标。

3、实验结果通过对实验结果的分析，我们得出了以下几个结论：（1）随着搅拌头转速的提高，搅拌时间会减少，焊接中的热影响区域也会缩小。

但是，如果转速太高，会导致合金材料的塑性变差，焊接强度反而会降低。

（2）增加焊接速度可以提高焊接效率，但是过快的焊接速度会导致焊缝表面燃烧和氧化，降低焊接强度。

（3）夹紧力对焊接强度的影响非常大。

夹紧力过小，会出现焊缝错位、拉伸断裂等问题，严重影响焊接质量。

夹紧力过大，会增加合金材料的塑性变形，进而影响焊接强度。

（4）通过金相显微镜的观察，我们发现焊接区域的金相组织结构非常致密，焊接区域的显微硬度与母材相近。

《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》篇一一、引言随着航空、航天及高速铁路等行业的快速发展，对轻质、高强度的金属材料需求日益增长。

3003铝合金作为一种常用的轻质合金材料，因其优良的塑形、抗腐蚀性能而受到广泛关注。

而搅拌摩擦焊作为一种新型的焊接技术，以其焊接质量高、工艺灵活性强等特点在金属材料加工领域得到了广泛应用。

本文旨在研究3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能，为该技术的进一步应用提供理论支持。

二、实验材料与方法1. 材料准备实验所使用的材料为3003铝合金板，其厚度为XX毫米。

在焊前进行必要的表面处理，确保焊接质量。

2. 搅拌摩擦焊工艺采用先进的搅拌摩擦焊设备进行焊接，控制焊接过程中的转速、进给速度等参数，确保焊接质量。

3. 实验方法通过金相显微镜、扫描电镜等手段观察焊接接头的组织结构；利用硬度计、拉伸试验机等设备分析接头的力学性能。

三、搅拌摩擦焊的组织研究1. 焊缝形貌观察通过金相显微镜观察焊缝的形貌，发现焊缝区域分为热影响区、热力影响区及搅拌针作用区。

各区域的组织结构有明显差异。

2. 焊缝组织分析利用扫描电镜对焊缝组织进行观察分析，发现焊缝区域的组织结构由焊核区、热力影响区及基体区组成。

其中焊核区组织均匀致密，热力影响区出现了一定的晶粒细化现象。

四、性能研究1. 硬度分析通过硬度计测量发现，搅拌摩擦焊后的接头硬度分布均匀，无明显硬度降低区域。

与基体相比，焊核区的硬度略有提高。

2. 拉伸性能测试通过拉伸试验机对焊接接头进行拉伸测试，发现接头的抗拉强度和延伸率均达到或接近基体的水平，表明搅拌摩擦焊技术能够有效提高3003铝合金的连接强度。

五、结论通过对3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能进行研究，得出以下结论：1. 搅拌摩擦焊技术能够有效地将3003铝合金连接在一起，形成均匀致密的焊缝结构。

2. 焊缝区域的组织结构由焊核区、热力影响区和基体区组成，其中焊核区组织均匀致密，热力影响区出现晶粒细化现象。

铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织及缺陷的金相表征
郭海霞
【期刊名称】《理化检验-物理分册》
【年(卷),期】2018(054)006
【摘要】从接头低倍形貌、各区域微观组织特征以及缺陷特征3个方面对铝合金搅拌摩擦焊接头的金相表征进行了介绍和总结.结果表明:接头低倍形貌有河床型、鼓型以及壶嘴型等3种;接头各区域微观特征可从再结晶和第二相分布两个方面进行分析;洋葱环缺陷实质是大小不等的再结晶晶粒或数量不同的弥散析出相质点交替分布而形成的;Z型线缺陷是原始界面上氧化膜弥散分布而形成的;吻接缺陷和钩状缺陷是一种假性连接缺陷;孔洞和隧道型缺陷主要是由焊接过程中热输入量不够而导致的.
【总页数】7页(P431-437)
【作者】郭海霞
【作者单位】洛阳船舶材料研究所,洛阳 471023
【正文语种】中文
【中图分类】TG44
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