大端面铝与钢的摩擦焊焊缝组织及性能

《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。

2A12铝合金摩擦焊接头组织及冲击韧性杨峰;夏晓雷;陆兴华【摘要】通过摩擦焊技术实现2A12铝合金棒材的连接,采用热电偶法测试焊接界面温度,分析了摩擦压力对接头组织和冲击韧性的影响.结果表明:焊接过程中,焊核区温度达到496℃,发生了动态再结晶,形成细小的等轴晶.随摩擦压力升高,焊核区宽度由726 μm减小到418μm,而冲击韧性值由39.04 kJ/m2逐渐增大到158.18kJ/m2.当摩擦压力高于70 MPa时,断裂方式转变为韧性断裂.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2019(047)008【总页数】5页(P40-43,47)【关键词】2A12铝合金;摩擦焊接;冲击韧性;摩擦压力【作者】杨峰;夏晓雷;陆兴华【作者单位】徐州工程学院机电工程学院,江苏徐州221018;中国矿业大学机电学院,江苏徐州221116;徐州工程学院机电工程学院,江苏徐州221018;徐州工程学院机电工程学院,江苏徐州221018【正文语种】中文【中图分类】TG146.21摩擦焊接技术是利用材料接触面相对运动产生摩擦热及塑性变形，通过界面再结晶的冶金反应，实现了难焊接金属或焊接性相差很大的异种材质之间的连接[1-3]。

摩擦压力是摩擦焊接过程中重要工艺参数，直接影响焊接过程中的界面温度及其焊接质量，但目前关于摩擦压力对铝合金焊接界面温度及焊后性能评价文献报道相对较少[4-5]。

本项目以2A12铝合金为研究对象，研究了摩擦压力变化对焊合区界面温度及接头冲击韧性的影响，并深入分析了摩擦压力与界面温度之间的联系，探讨了接头焊合区组织对对其韧性的影响。

1 试验过程试验材料为直径Φ20 mm的2A12-T6铝合金棒材，其化学成分如表1所示。

焊接过程在C20连续驱动型摩擦焊机上进行。

本试验选用工艺参数为：摩擦转速1 800 r/min，摩擦压力20 MPa～85 MPa，顶锻压力100 MPa。

采用K型热电偶配合温度记录仪进行界面温度测量，热电偶直径为Φ1 mm，在距离摩擦焊合端面5 mm位置处开设Φ1.5 mm小孔，孔深10 mm，温度测试过程如图1所示。

铝合金2024-T4搅拌摩擦焊搭接接头组织与性能分析徐效东;杨新岐;周光;佟健华【摘要】研究了铝合金2024-T4搅拌摩擦焊(FSW)搭接接头的微观组织特征和疲劳性能.结果表明,搭接接头后退侧热力影响区晶粒变形程度较前进侧严重.疲劳试样断裂位置均位于弱连接缺陷向上“拉起”较严重的焊核区后退侧.当应力比为0.1时,铝合金搅拌摩擦焊搭接接头对应于95％存活率的疲劳强度特征值(A)(o)k为18.25MPa,与铝合金熔焊搭接接头的(A)(o)k为13.92MPa相比,增加了31.11％.与此同时,FSW搭接接头疲劳S-N曲线斜率m为5.39,大于熔焊接头所对应的S-N 曲线斜率范围3.0-3.5,可见在长寿命区搭接接头的疲劳性能优于熔焊接头.搭接接头的裂纹源位于搭接接头上板底部位置的表面缺陷或者强化相颗粒处,对应于弱连接缺陷处.%Microstructures and the fatigue performances of AA6061-T6 friction-stir-welded overlap joints were investigated. It was shown that the grain deformation of TMAZ was more serious in the retreating side than that in the advancing side. All the fatigue fracture sites of specimens were initiated at the more serious hooking defect, in which the up-trend was larger. When R was equal to 0.1, the fatigue strength △σk of Aluminum alloy FSW overlap joints was 18. 25MPa for the 95% survival probability, which meant an increase of 31. 11% as compared with the △σk = 13.92MPa of Aluminum alloy fusion overlap welded joints. Besides, it was observed that the slope value m for the S-N curve of the FSW joints was 5. 39, which was higher than that of the fusion welded joint set to 3.0-3.5. So the FSW joint had better fatigue strength than that of the fusion welded joints in the long life region of fatigue performance. Fatigue cracking was initiatedat the surface defects or strengthening phase particles locating at the bottom of the upper plate, which were corresponded to the hooking position.【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2012(032)003【总页数】6页(P51-56)【关键词】铝合金;搅拌摩擦焊;搭接接头;微观组织;疲劳性能【作者】徐效东;杨新岐;周光;佟健华【作者单位】天津大学材料科学与工程学院天津市现代连接技术重点实验室,天津300072;天津大学材料科学与工程学院天津市现代连接技术重点实验室,天津300072;天津大学材料科学与工程学院天津市现代连接技术重点实验室,天津300072;中国搅拌摩擦焊中心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】TG453+.9搅拌摩擦焊（FSW）作为一种新型的固相连接技术［1］，引起了国内外学者的广泛关注。