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摘  要：基于搅拌摩擦焊三维模型的切面分析方法，建立了焊接过程中接头切面的演变行为，将搅拌摩擦焊接头形成过程分为挤出阶段、迁移阶段、 回填阶段和轴肩作用阶段四个阶段，对搅拌针作用下材料迁移过程进行了分析，指出挤出阶段将原始对接面及其表面氧化物迁移到后退侧，迁移阶段实现洋葱环层状组织的形成，并实现氧化物的碎化、弥散，回填阶段完成洋葱环形貌的最终成形. 结果表明，采用切面分析法建立的接头形成过程四阶段能够较好地解释搅拌摩擦焊接头形成机制以及“S线”等缺陷的产生原因.
关键词：搅拌摩擦焊；切面分析；接头成形；缺陷

6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的微观组织及耐应力腐蚀性能 摘要：本文利用光学显微镜、透射电镜以及四点弯曲应力腐蚀方法研究了6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的微观组织及其应力腐蚀性能。研究结果表明：6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头硬度分布呈W型，其中热影响区的硬度最低，焊核区的硬度有所升高，而母材的硬度最高；铝合金母材的主要强化相为含铜Q'相，而焊核区大部分强化相消失，存在大量位错，主要强化机制为细晶强化、位错强化和固溶强化；搅拌摩擦焊接头表现出良好的抗应力腐蚀性能，但仍出现点蚀现象，其中热影响区为接头耐蚀性的薄弱部位。

关键词：6005A-T6铝合金；搅拌摩擦焊；析出相；微观组织；应力腐蚀 中图分类号：TG456.7        

文献标志码：A      

文章编号：1001-2303（2019）-0045-05   

作者：张铁浩 张贺 

作者单位：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛266111

Microstructure and stress corrosion resistance of 6005A-T6 aluminum alloy joints by friction stir welding ZHANG Tiehao   ZHANG He 

摘要： 采用DEFORM-3D软件建立了搅拌摩擦焊三维热-力耦合有限元模型,通过数值模拟研究了不同工艺参数条件下预测搅拌摩擦焊成形缺陷的方法.将数值模拟的缺陷预测结果与实验结果进行对比,验证了本模型进行缺陷预测的可行性.为了研究焊缝成形缺陷产生的原因,对比分析了搅拌倾角、焊速等工艺参数影响搅拌摩擦焊温度及材料流动的规律,结果表明,增大搅拌头倾角可明显增加焊缝前进侧材料的焊接温度,增大焊速会小幅降低前进侧根部材料的焊接温度.同时,增大搅拌头倾角可增大搅拌头后方材料的接触压力,相应地可增大其摩擦驱动力,促使材料产生塑性流动;但增大焊速,会使接触压力降低,使材料因摩擦驱动力不足而流速过小,甚至停止流动形成孔洞型缺陷.

摘要： 采用单级人工时效的方式对7N01 铝合金搅拌摩擦焊接头进行焊后热处理,并对其显微组织和力学性能进行研究.显微组织试验结果表明,经过时效处理的接头各区域晶粒尺寸与热处理前相比未发生明显改变.力学性能试验结果显示,焊核区显微硬度从110 HV 提高到126 HV,屈服强度从233 MPa 提高到320 MPa,抗拉强度从338 MPa提高到362 MPa,但塑性下降,试件在侧弯试验中发生断裂. 

Abstract： doi： 10.14158/j.cnki.1001-3814.2017.11.049 关键词： 7N01 铝合金 搅拌摩擦焊 时效处理 微观组织 力学性能 

  本研究对14 mm厚的7N01s-T5铝合金搅拌摩擦焊 (FSW) 试样沿板厚方向进行分层切片, 采用OM和TEM等微观组织表征方法及晶间腐蚀性能测试手段, 研究了接头各区的晶间腐蚀行为.实验发现, 焊接接头各区域的腐蚀形貌存在明显的不同.接头的热影响区腐蚀程度最严重, 其中热影响区上、下表层较中心层的腐蚀更严重, 这主要归因于晶界处连续分布的析出相粒子和晶粒尺寸存在差异.热机影响区位于热影响区和搅拌区的过渡位置, 晶粒扭曲变形, 由于受到焊接的热循环作用, 晶界析出相发生了部分溶解, 腐蚀倾向性相对较低.搅拌区在FSW过程中经历了剧烈的塑性变形和温升, 形成细小的等轴晶, 析出强化相粒子发生了完全溶解, 其晶间腐蚀倾向性最低.

我公司接到一批长春轨道客车股份有限公司新一代高速动车组CRH380CL车型的底架边梁和车顶边梁铝合金长大型材的加工订单，型材长度规格从16m至24m，最长的工件长度达到24.2m，是目前轨道车辆铝合金车体中最长的部件之一。

我们知道，铝合金车体部件中，底架边梁长度方向的加工特征尺寸直接影响与其装配的地板和侧墙的组对精度，底架边梁由于其两端有门口加工特征，侧墙组对时其门口要与边梁门口处吻合。同样，车顶边梁与侧墙上部加工特征和平顶、圆顶相关联的部位在组对过程中也要对应吻合。所以，底架边梁和车顶边梁在车体结构部件中的尺寸精度起到主导地位，要求是在工程上常温20℃条件下的尺寸。
铝合金材料的线性膨胀系数(1/k)为24.10-6，是铁的2倍，对环境温度的变化比较敏感。受温度变化的影响，在加工过程中不仅要考虑设备与刀具对工件精度的影响，还要根据环境对工件温度的影响变化来微调加工数据，温度的变化引起工件长度方向加工尺寸的变化是必须要考虑的因素。在环境温度小于10℃或大于30℃时，工件长度随温度变化量不稳定，无法保证加工尺寸。
那么，如何解决这一问题，我们从加工和测量两个方面进行分析。
1、加工尺寸计算
我们可以计算铝合金型材在正常使用温度范围内的尺寸变化，即线性膨胀/收缩率公式如下：
L=L0(1+αΔT)
其中：L为当前环境温度下的实际测量值，L0为20℃时理论值
ΔT=T1-T2，T1为当前环境下的实际温度，T2=20℃
铝热膨胀系数α=0.0000241(铝合金各种牌号稍有差别，但在这个温度范围内都是24左右)
测量：用卷尺/精确度+/-1mm
例如：24.2m的铝合金型材，在温度升高1℃后的长度为：L=24.2（1+0.0000241×1）=24.20058m。24.2m的铝合金型材，温度变化1℃长度变化0.58mm。