黑龙江铝合金搅拌摩擦焊金相分析
搅拌摩擦焊连接实验报告
1、首先将铝合金进行清洗去除表面的油污，然后进行搅拌摩擦焊接；
2、在焊好的试件上切片，制备金相组织观察试样；
3、将已制备好的试片在显微镜下进行观察与分析，分清焊接接头各区域后，仔细辨认各区组织的特征。
五、实验结果的整理和分析
搅拌头旋转速度：1200r/min
工件进给速度：300mm/min
分析铝合金搅拌摩擦焊接头各区域组织变化的特征，说明各组织的形成机理及对焊接接头性能的影响。
实验分析：:选择了适合于6061-T4铝合金板材搅拌摩擦焊的工艺参数:焊接时搅拌头旋转速度为1200 r.min-1,工件的进给速度为300 mm.min-1,在此参数下获得了与母材等强度、韧性接近于母材的焊接接头,FSW板材接头焊核区的组织和性能明显优于其他区,热影响区是接头最薄弱的部分,焊核区的硬度最高,而热影响区的硬度最低,焊缝金属发生回复再结晶使晶粒细化。断口分析表明,断裂发生在热影响区,由于搅拌头的旋转运动和热量的累积,该区存在晶粒长大、组织粗化现象。对工艺参数的优化实验表明,搅拌头旋转速度与焊接速度对接头性能的影响存在一定的适配关系,通过工艺参数的调整可以有效地控制热影响区的焊缝组织和改善焊接接头的性能。细晶强化是搅拌摩擦焊接头强度与韧性提高的主要原因。
搅拌摩擦焊连接实验报告
一、实验目的
1、了解在搅拌摩擦焊过程中，材料在热-机械力作用下形成牢固连接的基本原理，掌握基本实验技能。
2、了解搅拌摩擦焊接头各区域的组织及性能特点。
二、实验装置与实验材料
1
由铣床自行改造的搅拌摩擦焊机
1台
2
不同结构的搅拌头
各2个
3
δ= 3mm及δ=6mm铝合金试板（60×120）
各40块
《2024年3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》范文
《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。
《2024年3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》范文
《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
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 2um AA 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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。
铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能
ｃａ ｃ ｒｔ ｓｗ ｉ ｉｔ ｆ ｃ ｒ ｔ ｇｎｓ ｔ ｅ ｗ ｉ ｔ ｊｉ ｉｏ ｎｔｏｋ ｈｌｗ ｅｕ ｘ ｄ ｐｅ ｗｔ ｓｍｅ ｈａ ｈｒ ｔ ｉ ｃ， ｈ ｈ ｓｈ ｒ ｔ ｅｏ ｈ ｅｓｙ ； ｈｌ ｈ ｏ ｔｓ ｆ ｅ ｒ ａ ｏ ｉ ｅ ｉ ｌ ｉ ａ ｅｓ ｉ ｃ ｅ ａｕ ｕ ｐ ｅ ｅ ｎ ｗ ｓ ｌ ｑ ａｄ ｍ ｓ ｈ ｏ ｅｒ ｓ
摘 要： 通过对 ２ １－８ ２ ９ ７搅拌摩擦焊接头宏观形貌、 Ｔ 金相组织观察 以及显微硬度和力学性能的测试， 探讨了２ １－８ ２９Ｔ ７
母材及接头的微观特征对力学性能的影响规律。结果表明：由于金属塑性流动状态及温度的不同，造成 了前进边与后 退边在微观组织特征方面存在较大的差异，并直接影响了其宏观性能．如硬度和强度；后退边在硬度和强度方面比前 进边要差，接头强度性能最差的位置是后退边热影响区和热机影响区的交界处附近 ，形成接头的薄弱区。对母材和接 头的ｓ Ｍ观察可知：母材断 口存在大量宏观塑性变形特征，即为强韧性断 口类型 ； Ｅ 而接头断 口则由较浅的网状等轴韧 窝及边缘处的剪切型韧窝构成。
ｈ ｒ ｍｅｈｎｃ ｌ ｆ ｃ ｏ ｅ ｈａａ ｅｔ ｚｎ ｏ ｔ ｔ ａｎ ｄ， ｒ ｉ ｈ ｗ ａｅｔｒ ｆ ｅｏ ｔ Ｓ Ｍ ｔｅ ｏ ｃａｉ ｌ ａ ｅｔ ｚｎ ａｄ ｅｔｆ ｃ ｄ ｏｅ ｎ ｅ ｅ ｅｔｇｓ ｅｆ ｍｎ ｔｅ ｅｋｓａ ａ ｏ ｔ ｊｉ ． Ｅ ｍ ａｙ ｄ ｅ ｎ ｅ ｈ ｒｒ ｉ ｉ ｏ ｇ ｅ ｓ ｈ ｎ ｓ
铝合金搅拌摩擦焊
1自然时效 室温放置96h，
2人工时效185~195℃保温 6~12小时，空冷
分级时效：
第一步：100~130℃保温1-4h, 形成GP区 第二步：185~195℃时效8-9h，析出沉淀相
分级时效的优点：
先在一个较低的温度获得 高浓度 G.P. 区，然后再较高的温 度下获得 均匀的沉淀相， 提高组织的均匀性。
参考文献
[1]李生朋. 铝合金薄板搅拌摩擦焊焊接变形机理与控制 [D]. 中南大学, 2011.
[2]李兵 . 6063铝合金薄板搅拌摩擦焊接工艺及机理的研究 [D].东北大学, 2009. [3]胡尊艳. 焊后时效对6061-T6铝合金搅拌摩擦焊接头组织 和性能的影响[D].北京交通大学, 2008.
热影响区 : 温度不足以使沉淀相溶解，沉淀相发生粗 化。 热机械影响区：温度达到固溶温度，部分沉淀相粗化， 部分溶解，在后续的冷却过程中有少量细小沉淀析出 中心
焊核区：沉淀相完全溶解， 冷却过程中，沉淀相优 先在位错和晶界处析出，分布不均匀
五、解决方案
焊缝后续热处理 一 二 三 350~370℃保温30到120min 去应力退火 固溶处理 ：加热到490~505℃， 然后水冷。 时效 ：
[4]周德生. 铝合金搅拌摩擦焊构件时效成形研究[D]. 南昌 航空大学, 2011.
[5]王海艳. 6061铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能研究 [D]. 华南理工大学, 2010.
一、背景介绍
铝合金焊接性:
1、焊接变形 2、焊接裂纹问题 3、焊接接头软化 4、气孔
与传统熔化焊接方法相比，搅拌摩擦焊具有接头宏观形 貌良好、焊后残余应力和变形较小、焊缝性能良好；焊接 时无烟尘、无辐射；焊接过程中不需焊丝填充、不需气体 保护，比较节省成本，最大程度上缓解了因热输入过大导 致的铝合金焊接接头发生的“软化”及裂纹、气孔等严重 缺陷，因此搅拌摩擦焊特别适合于铝合金的连接。
《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》范文
《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。
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黑龙江铝合金搅拌摩擦焊金相分析
铝合金的特点和纯铝差不多，具有相当好的塑性和耐蚀性，同时又具有足
够高的强度。
大部分的铝合金还可以使用热处理的方法使其强化，因此掌握铝
合金1、特点：密度小、优良的塑性、高导电性、导热性、抗蚀性能、铸造性、切削加工成型，高的比强度和比刚度。
2、应用：飞机、机械、化工、电力、仪表、建筑等各领域。
的金相检验方法是很有必铸造铝合金合金组元含量在D点以右，由于出现
共晶组织，其塑性差，液体流动性好，适合铸造，故称铸造铝合金。
根据在铝
基体中加入的主要合金元素分为铸造铝硅合金（ZL1XX）、铸造铝铜合金
（ZL2XX）、铸造铝镁合金（ZL3XX）、铸造铝锌合金（ZL4XX）、铸造铝混合稀土合金、铸造铝锂合金等。
变形铝合金
合金组元含量在D点以左的合金可通过加热得到单相固溶体，塑性变形能
力较好，适合于冷热加工，故称为。
根据其能否采用热处理手段来强化性能，
分为可热处理强化铝合金：Al-Cu（2XXX）系列、AI-Si（4XXX）系列、Al-
Mg（5XXX）系列、Al--Mg-Si（6XXX）系列、Al-Zn（7XXX）系列及其他系
列（如Al-Li）。
不可热处理强化铝合金：纯铝（1XXX）系列、防锈铝Al-Mn （3XXX）系列，Al-Mg（5XXX）系列。