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异种铝合金氩弧焊接头的疲劳性能分析与寿命预测

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陕西科技大学学报 2023年第5期41卷 145-151页

作者：常亚光王瑞杰刘国寿王钟德廖祥雲赵平林昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500 昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650500

采用MTS809材料试验机对6061铝合金与7075铝合金异种金属氩弧焊对接接头进行了恒幅疲劳测试,并使用TESCAN VEGA3扫描电镜观察了典型试件的疲劳断口.结果表明:保留余高的试件疲劳寿命要高于去除余高的疲劳寿命,疲劳试件的断裂位置位于焊... 详细信息

采用MTS809材料试验机对6061铝合金与7075铝合金异种金属氩弧焊对接接头进行了恒幅疲劳测试,并使用TESCAN VEGA3扫描电镜观察了典型试件的疲劳断口.结果表明:保留余高的试件疲劳寿命要高于去除余高的疲劳寿命,疲劳试件的断裂位置位于焊缝中间部位.分别采用缺口应力法和线弹性断裂力学法对两种焊接接头进行了疲劳寿命预测,其预测寿命与实验寿命基本在3倍误差带之内.两种方法对去除余高的焊接接头的预测结果优于保留余高的预测结果.

关键词：异种铝合金氩弧焊疲劳性能缺陷有限元

2219/5A06异种铝合金脉冲VP-TIG焊工艺

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焊接学报 2024年第2期45卷 67-74,I0006,I0007页

作者：徐光霈魏耀光冉洸奇陈瑶李桓航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司成都610073 天津大学天津市现代连接技术重点实验室天津300072

为了获取最优的焊接接头性能,采用脉冲VP-TIG焊方法,对5.5 mm厚的2219-T87和5A06-H112异种铝合金进行单层单道对接试验,设计了5种工艺参数3个因素水平的L_(27)(3^(9))型正交试验,同时考虑3种因素间的交互作用,分析各因素对接头抗拉强度... 详细信息

为了获取最优的焊接接头性能,采用脉冲VP-TIG焊方法,对5.5 mm厚的2219-T87和5A06-H112异种铝合金进行单层单道对接试验,设计了5种工艺参数3个因素水平的L_(27)(3^(9))型正交试验,同时考虑3种因素间的交互作用,分析各因素对接头抗拉强度的影响,结果显示工艺参数对接头性能的影响从主到次依次为:焊接速度-坡口角度-峰值电流-脉冲频率-送丝速度;通过正交优化,获得了理想的无缺陷焊接接头,对优化后焊接接头的力学性能、微观组织与腐蚀性能进行试验.结果表明,接头断裂沿着2219侧熔合线附近最大应变处发生,该位置是整个接头中硬度最低的区域,2219侧熔合线和焊缝耐蚀性最差,是点蚀优先发生的位置.

关键词：正交试验脉冲VP-TIG焊异种铝合金力学性能腐蚀性能

异种铝合金搅拌摩擦搭接焊工艺与接头力学性能调控

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异种铝合金搅拌摩擦搭接焊工艺与接头力学性能调控

作者：郭春成东北林业大学

学位级别：硕士

7005铝合金强度高、综合力学性能好,5083铝合金具有良好的成型加工性、耐腐蚀性能优异。异种铝合金的连接能够发挥各自优异性能的同时满足不同工况需求。然而,异种铝合金物理性质、化学成分差异较大,传统焊接方法易出现气孔、裂纹等缺... 详细信息

7005铝合金强度高、综合力学性能好,5083铝合金具有良好的成型加工性、耐腐蚀性能优异。异种铝合金的连接能够发挥各自优异性能的同时满足不同工况需求。然而,异种铝合金物理性质、化学成分差异较大,传统焊接方法易出现气孔、裂纹等缺陷。搅拌摩擦焊(FSW)作为一种固相连接技术,可以有效避免上述缺陷,但焊接过程中产生的热输入仍然会使可热处理强化铝合金中的析出相溶解或粗化,恶化接头性能。并且铝合金FSW搭接接头中易产生钩状缺陷,降低接头剪切强度,如何获得高质量异种铝合金FSW搭接接头是当前亟待解决的问题。本文以5083-H112和7005-T6铝合金为研究对象,改变工艺参数与基材位置进行常规条件下异种铝合金FSW搭接试验,分析了接头成形及力学性能的影响因素,在此基础上改变冷却条件,探究冷却条件对搭接接头显微组织及力学性能的影响,为通过接头界面形态及钩状缺陷与显微组织调控来提高异种铝合金FSW搭接接头力学性能提供理论依据。进行异种铝合金搅拌摩擦搭接焊(FSLW)接头成形及微观组织研究,探究工艺参数与板材位置对接头表面飞边形貌、内部界面形态及钩状缺陷、组织分布与晶粒形态的影响规律。结果表明,工艺参数与板材位置显著影响焊缝塑化材料流动行为进而影响接头成形。搭接接头表面后退侧出现较大飞边,内部出现钩状缺陷与界面未完全破碎现象。相同工艺参数,5083为顶板时飞边更大,钩状缺陷向下迁移距离更大,且高转速时内部出现孔洞缺陷。减小转速或增大焊接速度时可以减小飞边尺寸,降低钩状缺陷的垂直扩展,同时界面破碎程度降低。开展异种铝合金FSW搭接接头力学性能研究,通过显微硬度测试、拉伸剪切性能测试,对比不同板材位置时接头力学性能随参数的变化规律,结合界面形态及钩状缺陷、微观组织分布分析接头力学性能的影响因素。结果表明,随转速与焊速的增加,两种板材位置的接头剪切强度均先增大后减小。高转速与低焊速时,7005为顶板接头强度较高;低转速与高焊速时,5083为顶板接头强度更高,当转速1050rpm,焊接速度175mm/min,5083为顶板时钩状缺陷向下迁移距离较小,界面破碎程度较高,此时接头强度达到最大。为继续提高接头力学性能,进行异种铝合金冷却条件下FSLW接头组织及力学性能研究,并与常规接头进行对比。结果发现,冷却条件下FSLW可以通过调控组织粗化,提高接头硬度,随着冷却效果的增强,硬度提升越明显。压缩空气冷却抑制钩状缺陷向下迁移的同时界面破碎程度也较高,并改善界面组织结构,接头剪切强度提升,水冷时抑制两板材料流动与混合,减小界面破碎程度,降低搭接界面承载能力从而降低剪切性能。表明适当的冷却速度能够细化接头晶粒组织,减小钩状缺陷迁移的同时提高界面破碎程度,实现搭接接头力学性能调控。

关键词：异种铝合金搅拌摩擦搭接焊冷却条件界面形态力学性能

母材位置对2024-5083异种铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀响应行为的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2022年第7期32卷 2164-2176页

作者：牛鹏亮李文亚陈玉华刘其鹏陈道伦南昌航空大学航空制造工程学院轻合金加工技术国防重点学科实验室南昌330063 西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西省摩擦焊工程技术重点实验室西安710072 Department of Mechanical and Industrial Engineering Toronto Metropolitan UniversityToronto M5B2K3Canada

研究母材放置位置对2024-5083铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能和剥落腐蚀性能的影响。采用扫描电子显微镜、电子背散射、透射电子显微镜、拉伸试验和电化学腐蚀试验对接头进行分析。结果表明,母材放置位置对接头的拉伸性能影响较小。2024... 详细信息

研究母材放置位置对2024-5083铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能和剥落腐蚀性能的影响。采用扫描电子显微镜、电子背散射、透射电子显微镜、拉伸试验和电化学腐蚀试验对接头进行分析。结果表明,母材放置位置对接头的拉伸性能影响较小。2024铝合金侧的晶粒取向分布值低于5083铝合金侧。2024铝合金侧以晶间腐蚀为主,5083铝合金侧以晶粒内部腐蚀为主,这是由于5083铝合金侧的晶粒取向分布值高且位错密度高。当耐腐蚀性好的5083铝合金位于后退侧时,接头具有优良的耐腐蚀性能。

关键词：搅拌摩擦焊异种铝合金显微组织力学性能剥落腐蚀

6061-T6/7075-T6异种铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

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焊接学报 2022年第6期43卷 35-42,I0004,I0005页

作者：高士康周利张欣盟张军峰李高辉赵洪运哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(威海) 山东省特种焊接技术重点实验室威海264209 中车长春轨道客车股份有限公司长春130062

利用搅拌摩擦焊实现了2 mm厚7075-T6/6061-T6异种铝合金连接,并对材料放置位置和转速对接头成形与组织性能的影响进行了分析.结果表明,7075-T6铝合金置于前进侧时更有利于焊接过程中材料的迁移行为,焊缝成形及接头性能更优.当焊接速度为... 详细信息

利用搅拌摩擦焊实现了2 mm厚7075-T6/6061-T6异种铝合金连接,并对材料放置位置和转速对接头成形与组织性能的影响进行了分析.结果表明,7075-T6铝合金置于前进侧时更有利于焊接过程中材料的迁移行为,焊缝成形及接头性能更优.当焊接速度为150 mm/min、转速为1000 r/min时,可获得内部无明显缺陷、外观良好的异种铝合金接头;相较于母材,热力影响区的小角度晶界含量增加,焊核区发生动态再结晶,小角度晶界转化为大角度晶界;接头拉伸性能随转速的增加,呈现先增加后减小的趋势.接头的平均抗拉强度和断后伸长率分别达到231 MPa和4.0%.接头的断裂位置位于6061侧焊核区,与接头硬度最小位置相吻合.

关键词：异种铝合金搅拌摩擦焊微观组织力学性能

异种铝合金回填式搅拌摩擦点焊缺陷及力学性能

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焊接学报 2016年第8期37卷 87-90,133页

作者：郑敏申志康杨新岐尹玉环天津大学天津市现代连接技术重点实验室天津300072 上海航天设备制造总厂上海200245

采用回填式搅拌摩擦点焊技术对2 mm厚5052-H112与2024-T4铝合金进行了成功的连接.试验结果表明,当焊接工艺参数选择恰当时,可得到无缺陷接头;然而,焊接工艺窗口较窄,在高热输入条件下易产生多种缺陷,如粘连韧带、孔洞、裂纹、弱连接等,... 详细信息

采用回填式搅拌摩擦点焊技术对2 mm厚5052-H112与2024-T4铝合金进行了成功的连接.试验结果表明,当焊接工艺参数选择恰当时,可得到无缺陷接头;然而,焊接工艺窗口较窄,在高热输入条件下易产生多种缺陷,如粘连韧带、孔洞、裂纹、弱连接等,且这些缺陷主要分布在两板的结合面及焊具退出工件的退出线上;力学性能测试结果表明在低热输入条件下,接头的力学性能(一字拉伸与十字拉伸)最高,这与焊点在低热输入情况下组织缺陷较少有关;在一字和十字拉伸载荷作用下,接头的失效位置位于两板结合面及退出线上,在结合面处形成了有效的冶金连接.

关键词：异种铝合金回填式搅拌摩擦点焊组织缺陷力学性能

2024-T351/5083-H112异种铝合金搅拌摩擦焊接头低周疲劳性能

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中国有色金属学报 2023年第7期33卷 2137-2147页

作者：牛鹏亮李文亚杨成刚陈道伦彭和南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063 西北工业大学陕西省摩擦焊工程技术重点实验室西安710072 Department of Mechanical and Industrial Engineering Toronto Metropolitan UniversityTorontoOntario M5B 2K3 西南大学工程技术学院重庆400715

采用搅拌摩擦焊对2024-T351和5083-H112异种铝合金进行了对接焊,分析了母材相对位置(前进侧和后退侧)对接头成形、微观组织、循环变形行为和疲劳寿命的影响。结果表明:搅拌区上部几乎被后退侧母材所覆盖。当焊接工艺参数相同且2024-T35... 详细信息

采用搅拌摩擦焊对2024-T351和5083-H112异种铝合金进行了对接焊,分析了母材相对位置(前进侧和后退侧)对接头成形、微观组织、循环变形行为和疲劳寿命的影响。结果表明:搅拌区上部几乎被后退侧母材所覆盖。当焊接工艺参数相同且2024-T351位于前进侧时,搅拌区塑性金属流动更充分,形成无缺陷接头。接头硬度在2024-T351和5083-H112两侧呈现高度非对称性。当5083-H112位于前进侧时,接头的滞后回线面积大于其位于后退侧;当加载的总应变幅为0.3%、0.4%和0.6%时,接头表现出明显的循环硬化。当2024-T351铝合金位于前进侧时,接头的疲劳寿命大于其位于后退侧;当总应变幅为0.2%时,接头疲劳断口中存在周期变化结构,该结构内部存在韧窝和撕裂棱;当总应变幅为0.6%时,疲劳断口中发现大量韧窝,与拉伸断口相似。

关键词：搅拌摩擦焊异种铝合金循环变形低周疲劳断裂机制

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异种铝合金回填式搅拌摩擦点焊的组织与性能

焊接学报 2018年第1期39卷 22-25页

作者：邢艳双党鹏飞李丰刘雪松中车青岛四方机车车辆股份有限公司青岛266111 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001

选用6061-T6与7075-T6铝合金为研究对象,研究异种合金回填式搅拌摩擦点焊接头的组织和拉剪性能.将7075铝合金作为上板,主要讨论套筒下扎深度对接头成形和性能的影响.结果表明,当套筒刚扎透上板时,接头内部无缺陷产生.随着套筒下扎深度... 详细信息

选用6061-T6与7075-T6铝合金为研究对象,研究异种合金回填式搅拌摩擦点焊接头的组织和拉剪性能.将7075铝合金作为上板,主要讨论套筒下扎深度对接头成形和性能的影响.结果表明,当套筒刚扎透上板时,接头内部无缺陷产生.随着套筒下扎深度的增大,接头内部会出现孔洞、撕裂和未充分回填等缺陷.当使用较小的套筒扎入量时,决定接头性能的关键位置,即钩状缺陷处和焊点中心搭接面处的结合情况良好.接头的断裂载荷随着套筒下扎深度的增大先增大后减小,最大载荷在深度为3.4 mm时达到7 236 N.

关键词：回填式搅拌摩擦点焊异种铝合金钩状缺陷断裂载荷

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异种铝合金搅拌摩擦焊材料流动行为研究

材料工程 2014年第6期42卷 1-4,10页

作者：李继忠马正斌董春林栾国红北京航空制造工程研究所中国搅拌摩擦焊中心北京100024 西北工业大学西安710072

采用异种铝合金交替排列的方法,研究了搅拌摩擦焊接过程中材料的变形和流动行为。结果表明:采用垂直焊缝交替排列的焊缝表面形成了两套弧纹,其中粗大弧纹是由于在焊接方向上两种铝合金交替排列而产生的周期性变化所致;受焊速和转速的影... 详细信息

采用异种铝合金交替排列的方法,研究了搅拌摩擦焊接过程中材料的变形和流动行为。结果表明:采用垂直焊缝交替排列的焊缝表面形成了两套弧纹,其中粗大弧纹是由于在焊接方向上两种铝合金交替排列而产生的周期性变化所致;受焊速和转速的影响,材料在前进侧流动剧烈且混合均匀,而后退侧因材料流动较弱仍与母材保持连续分布状态;由于材料塑性变形程度的差异,在轴肩影响区、搅拌针影响区和母材之间形成了明显的分界面。

关键词：搅拌摩擦焊异种铝合金材料流动行为