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6061/AlSi12异种材料搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能

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热加工工艺 2020年第9期49卷 28-31页

作者：亓海全秦翔智孙延焕吕远吴顺意阮仁成桂林理工大学材料科学与工程学院广西桂林541004 广西平果博导铝镁线缆有限公司广西百色531400

对异种材料6061铝合金和Al Si12合金进行搅拌摩擦焊接试验,探究了6061/AlSi12异种材料搅拌摩擦焊接接头的组织与不同焊接速度对力学性能影响。结果表明:经拌摩擦焊接后,焊核区域由于受到搅拌针强烈的搅拌作用和摩擦作用,受到较高温度的... 详细信息

对异种材料6061铝合金和Al Si12合金进行搅拌摩擦焊接试验,探究了6061/AlSi12异种材料搅拌摩擦焊接接头的组织与不同焊接速度对力学性能影响。结果表明:经拌摩擦焊接后,焊核区域由于受到搅拌针强烈的搅拌作用和摩擦作用,受到较高温度的热循环,使得6061晶粒发生再结晶,晶粒细化,块状Si发生缩颈、熔断并粒化,弥散分布在基体上,从而提高接头强度;当焊接速度为400 mm/min时,接头的抗拉强度达到最大175.93 MPa,是6061母材的70%,是Al Si12母材的90%;接头焊缝断面的横向微观硬度分布呈现"阶跃"式,当焊接速度为200 mm/min时,焊核区域的硬度最大。

关键词：搅拌摩擦焊异种材料晶粒细化 “阶跃”式

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铝/铜异种材料的焊接研究

焊接 2009年第3期 14-18页

作者：刘会杰沈俊军哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室 150001

由铝/铜异种材料组成的复合结构在电力工业具有广阔的应用前景,深入研究铝/铜的焊接方法及工艺是很有必要的。文中从熔焊、压焊、钎焊以及搅拌摩擦焊等几个方面,系统介绍了铝/铜异种材料焊接的研究进展。综合分析表明,熔焊方法不适于铝... 详细信息

由铝/铜异种材料组成的复合结构在电力工业具有广阔的应用前景,深入研究铝/铜的焊接方法及工艺是很有必要的。文中从熔焊、压焊、钎焊以及搅拌摩擦焊等几个方面,系统介绍了铝/铜异种材料焊接的研究进展。综合分析表明,熔焊方法不适于铝/铜的焊接,极易出现焊接裂纹和性能降低等问题;铝/铜的压焊应用较为广泛,每种具体的压焊方法各有其特点,应根据工件的结构尺寸加以选定。钎焊方法能成功实现铝/铜的焊接,但需要严格确定钎料成分和钎焊工艺。铝/铜的搅拌摩擦焊研究刚刚开始,某些热点问题需要进一步深入研究,但发展前景非常广阔。

关键词：铝铜异种材料焊接方法

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异种材料导电摩擦焊工艺试验研究

西安交通大学学报 1997年第7期31卷 90-95页

作者：张贵锋吴丰顺王士元黄永忠西安交通大学陕西省机械设备进出口公司

采用导电摩擦焊工艺对小直径异种材料进行了对焊工艺试验．试验表明：由于在摩擦焊过程中引入了电流，利用电阻热来补偿小直径工件在摩擦焊时摩擦热量的不足，因此使小直径异种材料的焊接成为可能．除研究了小直径异种材料导电摩擦焊的... 详细信息

采用导电摩擦焊工艺对小直径异种材料进行了对焊工艺试验．试验表明：由于在摩擦焊过程中引入了电流，利用电阻热来补偿小直径工件在摩擦焊时摩擦热量的不足，因此使小直径异种材料的焊接成为可能．除研究了小直径异种材料导电摩擦焊的基本规律外，还对其接头微观组织与性能的关系以及接头中脱碳层和次生摩擦面的形成与防止进行了分析．

关键词：摩擦焊异种材料焊接导电摩擦焊

QCr0.8/TC4异种材料电子束焊接工艺研究

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QCr0.8/TC4异种材料电子束焊接工艺研究

作者：赵海生哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本文针对铬青铜(QCr0.8)与钛合金(TC4)薄板对接试件进行了异种材料电子束焊接工艺研究。试验中引入偏束焊技术以解决异种金属连接时两侧母材传热和熔化不均的问题,控制接头组织结构及母材界面化合物的生成及分布,从而提高和改善接头的... 详细信息

本文针对铬青铜(QCr0.8)与钛合金(TC4)薄板对接试件进行了异种材料电子束焊接工艺研究。试验中引入偏束焊技术以解决异种金属连接时两侧母材传热和熔化不均的问题,控制接头组织结构及母材界面化合物的生成及分布,从而提高和改善接头的力学性能。借助光学显微镜、扫描电镜、能谱分析和X-射线衍射等分析手段,分析了接头的组织结构及相组成,研究了偏铜量及工艺参数对接头组织构成和力学性能的影响,并对接头的断裂部位和断裂机理进行了分析。采用常规电子束对中焊接方法对QCr0.8/TC4对接接头进行的试验研究表明,焊缝中生成大量的脆性相及金属间化合物,如CuTi、CuTi、CuTi等,接头抗拉强度很低,仅为82.1MPa;电子束偏铜焊时,达到了组织控制的目的,由于焊缝中含有大量的铜基固溶体,试件的抗拉强度有了明显的提高,最高可达270.5MPa。除对中焊拉伸试件在焊缝中心发生解理断裂外,偏铜焊试件均断在母材界面反应层上,且为明显的脆性准解理断裂。通过接头组织结构分析表明,无论偏铜量及焊接参数怎样变化,QCr0.8/TC4电子束焊接头组织结构均可分为两种典型的区域,即焊缝主体的熔合区和母材界面处的反应层。其中,熔合区均由铜基固溶体基体(对中焊试件为CuTi基体+CuTi、CuTi等多种化合物)及分布在基体上的金属间化合物组成;反应层则由Cu+CuTi区、CuTi基固溶体区组成。初步分析和研究了反应层生成及成长机理,并间接推出了焊接参数对反应层成长的影响,揭示了焊接参数―反应层结构―接头强度之间的关系。

关键词：异种材料电子束焊接偏铜量金属间化合物

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异种材料连接中的界面力学问题

电焊机 2007年第7期37卷 15-17页

作者：张彦华刘家奇段小雪北京航空航天大学机械工程学院北京100083

界面力学是异种材料连接界面强韧性设计的理论基础。主要介绍与异种材料连接接头界面力学有关的界面边缘应力奇异性和断裂控制参量等基本概念与分析方法。

关键词：异种材料界面应力奇异性

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铝/钢异种材料摆动激光熔钎焊焊接特性研究

铝/钢异种材料摆动激光熔钎焊焊接特性研究

作者：韩雨哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

铝/钢异种材料的连接一直是具有很高研究价值的课题之一,改善其焊接接头的组织形貌并提高其力学性能是研究铝/钢连接的重要目的,铝/钢焊接接头在航空航天以及汽车制造等领域应用前景广泛。目前为止,针对铝/钢材料的焊接也有了许多的研究... 详细信息

铝/钢异种材料的连接一直是具有很高研究价值的课题之一,改善其焊接接头的组织形貌并提高其力学性能是研究铝/钢连接的重要目的,铝/钢焊接接头在航空航天以及汽车制造等领域应用前景广泛。目前为止,针对铝/钢材料的焊接也有了许多的研究,但由于其焊接的难度较高,导致焊接接头力学性能较差。本文根据现有研究中存在的问题以及在工业生产应用上的迫切需要,针对铝/钢焊接接头的气孔缺陷、界面层不均匀等问题,开展对铝/钢材料的摆动激光焊接技术研究,改善界面层不均匀问题、抑制焊接缺陷,提高铝/钢接头力学性能。首先,对2mm厚的铝/钢材料进行了焊接工艺的系统研究。对不同的摆动激光形式进行了对比分析,并重点研究了摆动形式为无穷形（轨迹为∞形）时摆动激光填丝焊接的工艺特点。摆动激光焊接采用聚焦模式,提高了激光的能量利用率,并且在更加大且均匀的热源下,得到了更好的焊缝成形,解决了焊缝背部润湿不良的问题。除此以外,在单激光焊接时由于熔池存在时间短,气体来不及逸出易出现气孔,摆动激光焊接可有效抑制气孔。除此之外,横向摆动激光焊接与纵向摆动激光焊接由于边缘处能量密度高,在焊接中易出现焊接飞溅,而当采用环形摆动以及无穷形摆动焊接时,焊缝成形得到了明显的改善,且采用无穷形式摆动焊接时接头抗拉强度达到186MPa。并进一步采用无穷摆动形式对5mm厚的铝/钢材料进行了研究,相对于单激光焊接成形明显改善,接头抗拉强度为62MPa。其次,对不同参数下的摆动填丝焊接的高速摄像进行了观察分析,单激光填丝焊接由于焊接过程受等离子体影响,焊接过程稳定性较差,而横向以及纵向摆动激光焊接由于其能量分布的不均匀性,在摆动的边缘处能量输入过大,导致焊接过程易产生飞溅。采用环形以及无穷形摆动激光焊接时,能量输入较为均匀,且匙孔大小稳定,焊接稳定性好无飞溅产生。在熔池流动方面,横向摆动激光填丝焊接时,激光的横向摆动对熔池前端挤压,加速熔池内液体流动,并扩大了熔池面积增加其存在时间。环形摆动时熔池内部呈现环形涡流,并平稳的向前移动。无穷形摆动焊接时,摆动形式较为复杂,对熔池的搅拌作用剧烈,熔池内液体流动速度快,热量传递更为均匀。最后,对铝/钢接头的微观组织进行了研究和分析,得到了单激光以及不同摆动形式焊接下的焊缝组织以及界面层,摆动焊接下得到的焊缝组织无明显缺陷,钢侧钎焊界面处界面层在不同热输入条件下,其相组成有所不同:当焊接热输入较高时,主要为三种相组成即Fe2Al5层、Fe Al3层以及Al8Fe2Si层;焊接热输入适中时,由Fe Al3层以及Al8Fe2Si层组成。单激光焊接时焊缝上下部位的界面层厚度相差较大,当采用不同的摆动形式进行激光焊接时,均可通过调控界面热场分布得到更为均匀界面层,其中采用无穷形激光焊接时界面最为连续均匀,平均厚度为4.6μm。通过有限元模拟得到了钢侧界面处的热循环曲线数据,并据此计算出各相的吉布斯自由能数据,通过对其不同温度下吉布斯自由能大小的比较,从热力学方面验证了在对界面层各相分析时的正确性。

关键词：异种材料摆动激光填丝焊接熔池流动界面层调控

6061-T6铝合金与PMMA异种材料搅拌摩擦焊工艺研究

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6061-T6铝合金与PMMA异种材料搅拌摩擦焊工艺研究

作者：孙仲禹大连交通大学

学位级别：硕士

随着新的材料和新的结构不断面世,金属与高分子材料复合结构的应用越来越广泛。现如今,连接工艺逐渐成熟,在高分子材料和金属之间的连接中,我们大多使用机械连接和粘接,但这两种连接方法都有着各自不同的瑕疵与缺陷。伴随着铝合金的大... 详细信息

随着新的材料和新的结构不断面世,金属与高分子材料复合结构的应用越来越广泛。现如今,连接工艺逐渐成熟,在高分子材料和金属之间的连接中,我们大多使用机械连接和粘接,但这两种连接方法都有着各自不同的瑕疵与缺陷。伴随着铝合金的大量应用,搅拌摩擦焊逐渐走上历史的舞台。作为一种新型的焊接方式,搅拌摩擦焊在复合材料与混合结构的制备方面具备很大的发展潜力,近年来也逐渐成为研究热点。本文以6061＿T6铝合金与高分子材料聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为原材料,通过使用搅拌摩擦焊对异种材料进行搭接试验,讨论两种材料的焊接可行性,并对成型较好的接头进行拉伸的力学性能测试,及焊接接头的微观结构分析。为了研究6061＿T6铝合金与高分子材料PMMA的焊接可行性,分别使用搅拌针长度为2.0mm,2.3mm和3.0mm三种不同规格的搅拌头,通过使用不同的焊接参数,对两种材料进行焊接可行性试验。试验结果表明,当使用针长为2.0mm的搅拌头进行焊接试验时,由于需要采用2.0mm以上的下压量,这就使得两板之间会因为搅拌头的下压产生的巨大相互作用力进而无法形成有效的连接;当使用搅拌针长度为2.3mm的搅拌头进行焊接时,多组参数可以形成有效的连接;当使用搅拌针长度为3.0mm的搅拌头进行焊接时,两种材料之间也可以形成有效的连接,较好的参数组合为旋转速度1000r/min,焊接速度为300mm/min,下压量为3.0mm。为了研究确立最优的焊接参数,分别对几组较好的工艺参数进行拉伸和金相试件的制作和观察。试验结果表明,在拉伸试验中,使用针长为2.3mm的搅拌头,焊接的试件强度更高,在旋转速度为1200r/min,焊接速度为70mm/min,下压量为2.3mm的参数组合下,可以获得38.24MPa的最大抗拉强度。对该试验参数下获得的截面进行金相显微观察,试验发现两种材料在焊接接头处得到了较好的混合,出现了搅拌摩擦焊接中的“洋葱环”。

关键词：搅拌摩擦焊异种材料焊接可行性工艺优化微观端面