低碳钢与紫铜搅拌摩擦焊接头显微组织分析

研究了紫铜和黄铜搅拌摩擦焊接的可行性,对焊接接头的金相组织进行了分析,并通过拉伸实验、硬度分析、弯曲实验,对接头的性能进行了验证。结果表明紫铜黄铜具有良好的搅拌摩擦焊接性能,可获得与母材等强度的搅拌摩擦焊接接头。焊合区在热力偶合作用下获得动态再结晶组织,接头黄铜一侧热影响区沿厚度方向上下不同,下侧可分为再结晶区、不完全再结晶区、动态回复区;上侧出现明显的偏析现象;接头紫铜一侧热影响区出现明显的须状组织,并有晶粒微溶的迹象。

选用yg8硬质合金作为摩擦头材料进行低碳钢的搅拌摩擦焊试验。采用游标卡尺测量工具、x射线衍射仪和能谱仪等分析摩擦头在焊接过程中的主要失效形式。结果表明,yg8硬质合金摩擦头在低碳钢的搅拌摩擦焊过程中的主要失效形式为机械磨损、氧化剥落、搅拌针脆性断裂和轴肩变形失效等。引起失效的主要原因是摩擦头长时间的高温高压摩擦,导致粘结相co分布不均匀或部分扩散流失,严重破坏了硬质合金的骨架模型;失效后摩擦头组织中出现了游离碳和硬脆相co6w6c,减弱粘结相co对基体相碳化钨的固溶强化作用,最终导致摩擦头的硬度、强度和耐磨性等下降。

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。

搅拌摩擦焊是一种新型固相塑性连接方法,它的出现为铜的焊接提供了一种新的工艺.对紫铜的搅拌摩擦焊工艺进行了研究,通过工艺试验,对其焊缝成形、接头组织形态及其力学性能进行了分析.研究结果表明,搅拌摩擦焊接紫铜时应选用搅拌头旋转速度在400~700r/min,焊接速度为35~60mm/min;从显微组织角度,由于接头主要发生了动态再结晶,焊接接头没有热力影响区,而是三个区,即焊核区、热影响区、母材区.研究还发现用搅拌摩擦焊得到的铜接头出现了明显的软化现象,接头的机械性能比母材低,但比熔化焊得到的接头性能要高,其平均抗拉强度可达到母材的80%.

采用搅拌摩擦焊接方法对厚度为25mm的t2紫铜厚板进行了单道对接焊试验,并对焊缝的微观组织、力学性能、导电特性及焊缝能谱进行了分析.结果表明,用搅拌摩擦焊方法焊接25mm厚的t2紫铜板,可得到成形美观、内部无缺陷的平板对接接头.在旋转速度为960r/min、焊接速度为70mm/min时,搅拌摩擦焊的焊接接头的抗拉强度可达到186.6mpa,搅拌摩擦焊接头的电阻率与母材基本相当.

采用搅拌摩擦焊接方法对厚度为30mm和50mm的t2紫铜板分别进行单面和双面焊接实验,并对焊缝的微观组织与力学性能进行了分析.结果表明:在一定的参数范围内,可获得表面成形美观、内部无缺陷且变形小的对接接头.30mmt2紫铜板单道焊焊后平均抗拉强度为177.2mpa,达到母材的81.7%,断后平均伸长率为25.4%;焊缝横切面显微硬度分布波动较大,最低值位于前进侧热影响区底部,说明了此处位置是焊缝薄弱环节.

试验研究了板厚为2mm和12mm的紫铜板的搅拌摩擦焊工艺,分析了焊接接头组织及性能。结果表明,板厚为2mm的紫铜,在一较宽的规范范围内,可得到组织致密、无孔洞、无裂纹的焊接接头,接头强度可达到母材的90%。板厚为12mm时,采用双面焊,仅中部有未融合的缺陷,但缺陷在板厚方向的尺寸小于1%的板厚,大大小于钨极氩弧焊时所容许的缺陷率。焊缝的显微组织为典型的再结晶组织,晶粒细小,焊缝两侧热影响区的组织不对称。

通过对超低碳钢brc3钎焊裂纹构件的成分及组织分析,发现合金元素及杂质在晶界的析出,是brc3钢抗晶间腐蚀能力下降,从而造成其钎焊裂纹的主要原因之一。

由于铝、铜两种材料性能差异较大,用常规焊接方法难以实现连接,极大地限制了铝/铜复合接头的质量和应用范围。利用搅拌摩擦焊接技术成功地实现了铝合金5a06和紫铜t2的对接焊接,并对接头的力学性能及拉伸断口的形貌进行了分析。结果表明:选用合适的焊接参数,接头的抗拉强度达到225mpa,为母材紫铜t2的76.4%;焊缝区显微硬度测试显示,搅拌区铝-铜材料的混合,硬度值呈现波动且在靠近富铜区硬度出现突增值;拉伸断裂多发生在前进侧的热影响区或焊核区,宏观断口呈45°倾斜式和铝-铜交替层状断形貌;断口sem微观形貌多呈塑性韧窝状。

t2纯铜大载荷超低速搅拌摩擦焊接头强韧化机理 许楠，梁庆津，周璐，包晔峰 (河海大学机电工程学院，常州213022) 摘要：采用大载荷超低速搅拌摩擦焊工艺对2mm厚的t2纯铜进行焊接，利用光学显微镜、扫描/透射电子显微 镜、电子背散射衍射、硬度测试以及静拉伸试验对焊接接头的微观组织和力学性能进行研究.结果表明，焊接热循 环得到显著改善，有效抑制了由焊后余热带来的退火软化作用，彻底消除热影响区.搅拌区由含有大量孪晶组织的 超细晶构成，搅拌区抗拉强度和断后伸长率分别较母材提高了94%和69%.文中提供了一种简单有效的方法，可 同时提高纯铜搅拌摩擦焊搅拌区的强度和韧性. 关键词：纯铜；搅拌摩擦焊；再结晶；微观组织；力学性能 中图分类号：tg457.1文献标识码：adoi：10.12073/j.

搅拌摩擦焊及氩弧焊接头的组织形貌——对1060铝合金进行了搅拌摩擦焊和氩孤焊，对比分析了2种工艺方法对铝合金焊接接头组织演变行为的影响，结果表明：双面氩弧焊接头组织表现出明显的铸态组织，并且靠近熔池的柱状晶沿母材向对接中心线显著增大，所产生的内应...

采用圆柱形、螺柱形、正圆锥形、倒圆锥形等形状的搅拌头对厚10mm聚氯乙烯板进行了搅拌摩擦焊试验。结果发现,当搅拌头转速ω=1660r/min,焊接速度v=25mm/min时,采用正圆锥形的搅拌头可得到焊合良好、成形饱满的焊缝;采用圆柱形的搅拌头,也能得到焊合良好、表面光滑、成形美观的焊缝;采用倒圆锥形和螺柱形搅拌头焊接的接头焊合不良,质量较差。焊接时的测温结果表明,硬pvc塑料最佳的搅拌摩擦焊温度范围应为180～190℃,高于200℃会出现烧焦现象,低于170℃则会焊合不良或不能焊合。

通过动态挂片腐蚀实验、宏观和金相组织观察、sem及能谱分析等方法对采用cu-zn钎料、ag-cu钎料、cu-p钎料钎焊的无氧纯铜-低碳钢管钎焊接头的耐蚀性能进行了评价分析.结果表明:采用cu-p钎料时钢和钎缝间出现裂纹,接头遭受腐蚀后铜管内壁普遍腐蚀,同时钎缝因腐蚀而开裂;cu-zn钎缝成型好,但钎缝本身出现由于金相组织发生选择性腐蚀而引起的局部蚀坑,铜管对应处也出现明显减薄性腐蚀;ag-cu钎料所焊接头成型好,接头各处腐蚀轻微.建议采用ag-cu钎料进行铜-低碳钢的钎焊

通过搅拌摩擦焊接头硬度测试,确定了焊缝两侧软化区分布区域;在软化区埋设热电偶,进行搅拌摩擦焊接实验,检测不同测温点的热循环曲线。将焊后接头进行硬度测试,确定硬度最低点位置,对应测温孔分布位置,获得软化区硬度最低点热循环曲线。

采用添加标识材料的方法研究45钢摩擦焊接头焊缝塑性金属的流动规律。结果表明,摩擦焊接过程中,变形层首先在距圆心2/3半径处的摩擦表面上形成,它是由塑性变形和机械挖掘的表面金属组成的环状摩擦面。随着焊接时间的延长,摩擦焊接表面的热量输入会逐渐增加,从而增大了焊缝塑性金属的变形量。增加摩擦压力和顶锻压力,焊缝表面金属变形明显增大,且在摩擦压力的作用下标识材料会随着旋转方向变化,并且标识材料会发生整体扭转,扭转角度随着顶锻压力增大而增加。

在试验管道上,采用q235低碳钢进行管道不停输补焊研究,对比了不停输补焊和停输补焊焊接接头显微组织的变化,并研究了管道内水的流速对接头显微组织的影响。研究结果表明,低碳钢管道不停输补焊时,管内流动介质不断带走焊接区的热量导致焊接接头快速冷却,焊缝及粗晶区的晶粒形状和显微组织较停输焊接的有很大变化。焊缝的主要组织由晶界先共析铁素体和晶内针状铁素体组成,晶界先共析铁素体形态为细长的长条状,而且形成了沿晶界铁素体向晶内生长的不平衡组织侧板条铁素体。粗晶区的原奥氏体晶粒尺寸较停输补焊时有所减小,但形成了魏氏组织铁素体、粒状贝氏体和马氏体等不平衡组织,而且水流速度越大,粗晶区的高温停留时间越短,越容易形成不平衡组织。

fsw传热过程直接决定工件所经历的热循环,进而影响焊接接头的微观组织和力学性能。同时温度场的分析对于预测接头残余应力和变形,以及焊缝区硬度都具有重要意义。本文在工艺研究基础上,分析了fsw的产热过程;根据搅拌头形状与尺寸,建立了fsw三维传热有限元模型。使用ansys有限元分析软件,结合有限几个测量点温度变化的实验数据,对6mm厚度紫铜板fsw焊接过程的温度场进行了有限元分析和计算,获得了该焊接过程的温度场分布与变化规律。计算过程中考虑了工件下表面与支撑板接触热传导对温度场的影响,以及温度对紫铜材料热传导系数的影响,有限元计算结果与实验测量结果接近。

以搅拌摩擦焊接头疲劳寿命为研究对象,使用概率统计的方法,研究2024搅拌摩擦焊接头疲劳寿命统计分布特征,其具有代表性的统计参量为形状参数b和特征寿命n_a,通过分析证实了2024铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳寿命符合双参数威布尔分布。

自搅拌摩擦焊发明至今,国内外开展了大量的有关搅拌摩擦焊(frictionstirwelding,fsw)技术的研究与开发工作,并且已在轻合金结构制造领域得到大量实际应用。此外,基于搅拌摩擦焊原理发展而来的另一项技术——搅拌摩擦加工也得到广泛关注,并且在金属材料组织改性及复合材料制备方面显示了独特的优势。然而,由于受到高温搅拌头材料的限制,对钢铁材料搅拌摩擦焊接及加工的研究相比铝合金要少了很多。本研究对钢铁材料搅拌摩擦焊接及加工的研究进展进行简要概述,总结同质钢铁材料搅拌摩擦焊接、异质钢铁材料搅拌摩擦焊接、钢铁材料搅拌摩擦加工以及高温焊接工具材料等几方面的研究成果,指出其中存在的重要科学及技术问题,并对钢铁材料搅拌摩擦焊接以及搅拌摩擦加工的发展趋势及值得关注的问题进行展望。

介绍了搅拌摩擦焊接技术的焊接工艺、焊接机理、焊接数值模拟及难点，提出应从复合搅拌摩擦焊接技术工艺和搅拌头的再设计等途径解决搅拌摩擦焊接高熔点合金与黑色金属的技术问题。

对铜/钢异种材料摩擦焊接头的强度无损评价方法进行了研究,利用小波包分析的方法对铜/钢摩擦焊接头的超声a扫描信号进行处理,计算出各频带上的能量值,找出了频带能量与微剪切强度之间的联系。研究表明,对超声a扫描信号进行小波包分析后,通过研究各频带上的能量值可判断接头局部区域的剪切强度情况,从而判断接头的结合质量。

介绍了搅拌摩擦焊接技术的焊接工艺、焊接机理、焊接数值模拟及难点，提出应从复合搅拌摩擦焊接技术工艺和搅拌头的再设计等途径解决搅拌摩擦焊接高熔点合金与黑色金属的技术问题。