LD31-LF6铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

用搅拌摩擦焊方法进行了异种LF6/LD31铝合金锁底接头焊接,研究了搅拌头轴肩下压量对焊缝成形的影响,分析了接头的截面形貌及力学性能.结果表明,搅拌头轴肩下压量对焊缝成形有重要的影响.组织分析表明,在焊缝横截面,LF6铝合金与LD31铝合金在焊核区被充分混合,并在焊核下部形成条带状的组织.焊核区由于受到搅拌头搅拌针的强烈搅拌作用,组织发生动态再结晶,由母材原始的板条状组织转变为细小的等轴再结晶组织.热力影响区晶粒随着向焊核靠近而逐渐变小且发生了明显的变形.当焊接工艺合适时,接头抗拉强度可达316MPa,达到母材强度,断裂部位多位于焊核与LD31铝合金的交界面.     

焊接速度对2219铝合金搅拌摩擦焊根部塑性流动的影响

采用不同焊接速度对2219铝合金进行搅拌摩擦焊接,焊后通过标示材料观察焊缝根部塑性金属的流动特征。结果表明:在其他条件一定时,随着焊接速度的增加,焊缝根部前进边侧容易产生孔洞缺陷,焊接速度为75 mm/min时,无孔洞缺陷产生;随着焊接速度的增加,搅拌针所形成的"抽吸挤压"效应减弱,根部塑性金属流动的驱动力减小,而其做塑性迁移的阻力增大,导致塑性金属流动范围随之减小。     

铝和不锈钢FSW对搭接接头界面结构及性能研究

采用搅拌摩擦焊接方法,设计了基于“差高 偏置”的对搭接接头,对厚度为4　mm的 5A06铝合金和厚度为2　mm的316L不锈钢进行了搅拌摩擦焊接(Friction stir welding, FSW)焊接试验。通过观察焊缝金相形貌发现,焊接界面光滑平整,没有形成Hook钩,在焊缝靠近界面位置形成了钢颗粒增强铝基复合组织和河流状花样组织结构。通过SEM观察,铝 钢之间形成了一层厚度约为3　μm的中间过渡层。显微硬度及拉伸测试结果表明,过渡层的显微硬度较高,接头的拉伸强度达到了铝合金母材强度的89.7%。     

基于水下搅拌摩擦焊工艺制备高质量的铝合金焊接接头（英文）

本研究的目的是揭示水下/空气中制备的搅拌摩擦焊（Friction stir welding,FSW）接头的组织和力学性能。采用相同工艺参数（800 r/min,50 mm/min）对6061-T6铝合金板分别进行了水下和空气搅拌摩擦焊接,结果表明,相比传统的空气搅拌摩擦焊接工艺,水下搅拌摩擦焊工艺体现出强烈的细晶强化作用,大幅细化了焊后组织,且明显提高了焊后接头的抗拉强度。焊后接头的抗拉强度由空气搅拌摩擦焊接头的202.5 MPa提高到水下搅拌摩擦焊接头的232 MPa。     

固相搅拌摩擦沉积增材制造技术研究进展

搅拌摩擦沉积增材（Additivefrictionstirdeposition,AFSD）是一种先进的固相增材制造（Additive manufacturing, AM）技术。与传统基于熔融的增材制造技术相比,它具有增材结构致密、材料低变形和过程高效节能等优势,在航空装备制造、交通运输、机械制造等领域拥有广阔的应用前景。本文综述了AFSD技术的原理、优势、组织演变特点和应用情况。重点介绍了AFSD过程中“工艺条件-微观组织-力学性能”相关性的研究现状,沉积材料力学性能受材料流动状态、界面连接机制、微观组织演变情况的综合影响。列举了AFSD技术在大型构件整体制造、高性能涂层、表面缺陷修复等领域的应用。最后,对AFSD技术进行了展望,指出该技术在工艺与组织变化耦合、原位变形条件模拟、工具头设计和新材料增材等方面需进一步研究和突破。     

LF6铝合金薄板的搅拌摩擦焊焊缝成型及性能

搅拌摩擦焊是一种用于低熔点合金板材的新型固态连接技术.本文针对我国常用的LF6铝合金,研究了搅拌摩擦焊焊接规范对焊缝成型及接头力学性能的影响,分析了搅拌摩擦焊缺陷产生的原因.结果表明,LF6(M)搅拌摩擦焊接头强度可以达到母材的强度,其背弯和正弯角度可达到180度;焊接规范对接头的力学性能有影响,存在一个最佳力学性能规范区;某些规范条件下可能出现单边沟槽或隧道型缺陷及单边塑性流线现象,它们的位置与搅拌头的旋转方向有关.     

LF6铝合金薄板的搅拌摩擦焊焊缝成型及性能

搅拌摩擦焊是一种用于低熔点合金板材的新型固态连接技术。本文针对我国常用的LF6铝合金，研究了搅拌摩擦焊焊接规范对焊缝成型及接头力学的影响，分析了搅拌摩擦焊缺陷产生的原因。结果表明，LF6（M）搅拌摩擦焊接头强度可以达到母材的强度，其背弯和正弯角度可达到180度；焊接规范对接头的力学性能有影响，存在一个最佳力学性能规范区；某些规范条件下可能出现单边沟槽或隧道型缺陷及单边塑性流线现象，它们的位置与搅拌头的旋转方向有关。     

搅拌摩擦焊焊缝材料二维塑性流动研究

用紫铜作标示材料 ,进行了LF6铝合金的搅拌摩擦焊对接试验 ,焊后截取了焊缝的水平面试样 ,对标示材料在焊缝中的流动痕迹进行了分析。研究结果表明 ,搅拌摩擦焊过程中 ,焊缝材料流动与焊缝中心是不对称的 ,在前进边有材料往前流动也有材料向后流动 ;在返回边材料只是向后流动 ,且有部分材料进入前进边 ;为了分析试验观察到的沿焊缝水平面材料的流动形态 ,本文尝试建立了一个二维挤压模型 ,在该模型中认为在探针的周围有一个形状不变的热塑性区域 ,并用运动分解、合成的方法研究了探针周围热塑性材料的流动趋势 ,用该模型模拟了标示材料在焊接过程中的流动过程 ,模拟结果能解释试验所观察到的现象     

LY12铝合金初始不连续状态研究

通过疲劳试验得到LY12铝合金新标准试验件的疲劳试验数据,以疲劳实验数据为基础通过断裂力学的方法应用AFGROW来反推LY12铝合金的初始不连续状态(IDS)。选取四种分布对IDS尺寸值进行统计特征研究,结果表明IDS值较符合三参Weibull分布。给出了LY12铝合金新标准实验件的疲劳寿命预测实例。并对不同IDS值的试验件的断口进行了对比和分析。     

紫铜的搅拌摩擦焊接头组织与电学性能测试

本文对T2紫铜的搅拌摩擦焊工艺进行了试验研究，对接头组织和性能等进行了初步分析。试验结果表明，当焊接规范合适时，用搅拌摩擦焊方法焊接6mm厚的T2紫铜板，可得到成形美观、内部无缺陷、几乎不变形的平板对接接头。接头的力学性能试验表明，搅拌摩擦焊接头的抗拉强度可达母材的90％；电学性能试验表明，搅拌摩擦焊接头的电阻率与母材基本相当。     

搅拌摩擦焊工艺及其应用

搅拌摩擦焊（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ ＳｔｉｒＷｅｌｄｉｎｇ 简称ＦＳＷ）是英国焊接研究所９０ 年代初发明的一种用于低熔点合金板材焊接的固态连接方法。用该方法可以焊接通常熔焊方法难于焊接的铝合金、钛合金等材料,不会在接头内形成气孔、裂纹、变形等缺陷。本文介绍了搅拌摩擦焊的基本原理、工艺特点、研究现状及其可能的应用领域,指出了其在我国的应用前景。     

金属构件选区激光熔化增材制造控形与控性的跨尺度物理学机制

激光增材制造逐点、逐线、逐域的局部成形特性,要求对金属构件激光增材制造过程进行微观—介观—宏观跨尺度的控形与控性,以实现对球化、孔隙、变形及裂纹等典型冶金缺陷的有效调控。本文针对难加工铝合金构件选区激光熔化精密增材制造,在介观尺度揭示了金属粉末激光熔化/凝固的热力学行为及球化效应形成与抑制机理,在微观尺度明晰了金属激光熔池内部熔体表面张力对气泡运动及熔体致密化的作用机制,在宏观尺度提出了金属构件选区激光熔化的热作用机制及构件内应力形成和变形行为。本文为高性能复杂金属构件激光增材制造的控形与控性提供了物理学基础及关键工艺调控方法。     

搅拌摩擦焊焊缝区温度分布及对材料流动的影响

对搅拌摩擦焊三维温度场分布情况进行了研究 ,用有限元方法计算了温度场分布 ,模拟结果与试验结果基本吻合。采用的热源模型考虑了输入的热量随温度和位置变化的情况 ,所得的结果能更准确描述搅拌头附近温度分布情况。搅拌头前端的高温区比后端的温度高温区小 ,促使焊接过程中前进边的材料逆着搅拌头旋转方向向后流动 ,返回边的材料沿着搅拌头旋转方向向后流动 ,二者在偏向前进边侧结合     

7A09铝合金厚板搅拌摩擦焊接头显微组织与性能研究

通过对7A09铝合金的搅拌摩擦焊试验,分析讨论了接头的显微组织和力学性能。试验结果表明:焊核区为细小的等轴晶组织,且焊接速度和搅拌头旋转速度对晶粒的大小有影响;焊接热循环对接头析出相的分布有较大影响;接头显微硬度呈W型分布,热影响区软化趋势最明显;当搅拌头旋转速度和焊接速度匹配适当时,拉伸试样的断裂位置在热影响区,接头的抗拉强度可达到母材的78%。     

超低温环境下非均质焊接件的力学性能研究

为揭示我国新一代运载火箭焊接构件在超低温环境下的力学性能与失效机理,并为提高焊接质量与贮箱的承载能力提供科学依据,本项目开展了超低温环境下非均质焊接件的力学性能研究。首先,叙述了基于数字图像相关方法(DIC)的铝合金焊接件低温力学性能试验原理并建立开放式超低温载荷环境模拟系统;其次,分别对熔焊和搅拌摩擦焊两种不同焊接工艺的焊接件进行详细的试验研究,分析了应力应变关系、沿载荷方向全场应变分布、应变集中系数等,结果表明搅拌摩擦焊试件整体的力学性能要优于熔焊试件。最后本文还对比分析了测试区域大小对测试结果的影响,表明在热影响区2~8mm范围内进行测量,其测量误差不超过8.8%。本文研究结果将为我国新一代运载火箭低温贮箱焊接工艺优化与改进提供科学依据。     

基于声发射技术的搅拌摩擦焊接工具磨损监测

为在线监测搅拌摩擦焊接过程工具磨损状态,本文基于虚拟仪器技术设计了一套声发射在线监测系统,结合声发射传感器、数据采集卡及信号调理器实现了对搅拌摩擦焊接加工过程中声发射信号的采集。实验中采用带有螺纹的搅拌针工具来焊接7075铝合金,并利用自主开发的在线监测系统采集焊接过程中的声发射信号。然后对采集到的声发射信号进行小波包分解处理,计算分解后各频段能量所占百分比,并提取能量分布规律作为信号特征。研究表明:搅拌摩擦焊接工具在不同磨损情况下具有不同的声发射信号特征,小波包分解处理表明搅拌头磨损轻微时,低频段能量占比较高;相反,搅拌头磨损严重时,低频段能量占比较低。     

飞机结构搭接件腐蚀试验研究

分析了导致海军飞机结构腐蚀的主要因素,基于飞机地面停放环境谱,对航空LY12CZ铝合金等多种材料搭接试验件进行了5,10,15,20,30等多个当量年限的加速腐蚀试验及修复后加速腐蚀试验及海洋环境下的暴露试验,利用显微镜对试件表面涂层、金属基体材料腐蚀情况进行观察和测量,根据腐蚀评价指标对试验件腐蚀状况进行了分析比较,...     

搅拌摩擦加工制备FeCoNiCrMn高熵合金增强铝基复合材料的组织与力学性能研究（英文）

采用多道搅拌摩擦加工（Friction stir processing, FSP）工艺将高熵合金（High entropy alloy, HEA）颗粒分散到2024铝合金基体中，制备了HEA/Al复合材料。研究了搅拌摩擦加工道次对复合材料宏观形貌、微观结构和力学性能的影响。显微组织观察表明，增加搅拌摩擦加工道次有助于高熵合金颗粒的均匀分布和晶粒细化。力学性能测试结果表明，随着搅拌摩擦加工道次的增加，搅拌摩擦加工制备复合材料的显微硬度值显著提高，分布更加均匀，强度和塑性也有所提高。五道次搅拌摩擦加工所制备复合材料的显微硬度、强度和塑性分别达到138 HV、597 MPa和5.1%。     

塑性区对增材制造316L多轴缺口疲劳影响研究

采用疲劳试验和有限元分析相结合的方法,研究了选区激光熔化增材制造316L不锈钢缺口件在多轴载荷下缺口根部塑性区及其对缺口件疲劳寿命的影响.对增材制造316L不锈钢缺口件进行了单轴、比例和90°非比例路径下的疲劳试验,研究了缺口几何尺寸、载荷水平和载荷路径等对缺口根部塑性区的影响,在此基础上提出了缺口根部塑性区的表征方法...     

增材制造铝镁合金AlSi10Mg的疲劳性能研究

本文主要研究了增材制造铝镁合金AlSi10Mg的疲劳性能。根据铝镁合金AlSi10Mg的金相图,建立了单胞模型。该单胞模型反应了增材制造铝镁合金AlSi10Mg的细观缺陷,包括孔洞缺陷和表面缺陷。通过损伤力学-有限元方法,分析计算单胞模型的损伤演化,来预估增材制造铝镁合金AlSi10Mg的疲劳寿命。其中,通过增材制造AlSi10Mg的标准疲劳试验数据,确定损伤演化方程中的材料参数。在本文中,通过预估不同孔隙率的增材制造AlSi10Mg的疲劳寿命,分析了孔隙率对增材制造AlSi10Mg疲劳性能的影响。