搅拌摩擦焊网

摘要：7N01铝合金由于具有强度高、焊接性好等优点而成为满足轻量化要求的结构材料。搅拌摩擦焊接是7N01铝合金常用的绿色高效焊接技术,但是7N01铝合金具有一定的应力腐蚀敏感性,且焊后接头力学性能有较大的下降。适当的焊后热处理工艺可提升7N01铝合金搅拌摩擦焊接接头力学性能和耐蚀性,因此研究7N01-T4铝合金焊后热处理工艺的优化具有重要的理论意义和工程应用价值。本文对15mm厚7N01-T4铝合金进行了搅拌摩擦焊接,并对焊接接头进行了热处理,首先通过比较不同焊后热处理工艺参数下接头的金相组织、显微硬度、电化学性能,获取了合适的固溶工艺和时效工艺。其次,研究了焊后热处理工艺对接头组织和力学性能的影响。电子背散射衍射分析(EBSD)测试的结果表明,适当的焊后热处理工艺可以改变焊接接头晶粒取向,使得接头内部织构取向和织构体积占比发生改变。对于焊核区,热处理后的晶粒变大,由于热处理过程中接头受热位错能量释放,位错密度降低,等轴晶粒发生进一步长大。回归时效焊核区的晶粒度>双级时效>单级时效,回归时效的位错密度<双级时效<单级时效,造成此现象的原因与热处理工艺有关,热处理温度越高、保温时间越长,位错密度越低,晶粒尺寸越大。通过分析不同焊后热处理工艺接头不同微区的显微硬度,发现不同焊后热处理工艺的焊接接头沿板厚方向中部都有硬度较低的现象。单级时效的抗拉强度达到312mpa,延伸率从15%降到10.6%。双级时效接头由于η’相的析出导致抗拉强度的提高,达到332mpa,相对于未处理试样提升4.7%。回归再时效接头同样由于η’相和η相的大量析出导致抗拉强度提高,达到341mpa,相对于未处理试样提升7.6%。自然时效接头的抗拉强度为363mpa,相对于焊后未处理试样提升14.5%,自然时效过程抗拉强度的提升主要是由于gp区的大量析出造成的。最后对比了不同焊后热处理工艺对焊接接头的各种耐蚀性影响的差异。化学浸泡试验的结果表明接头耐点蚀性能的优劣排序为:回归时效>双级时效>单级时效>未处理。电化学试验的结果表明接头耐蚀性优劣排序为:回归时效>双级时效>单级时效>未处理,各种工艺耐蚀性的差异主要是由于析出相的大小、分布和形貌导致的。同时可以看出所有工艺都是接头热影响区耐蚀性比焊核区差。对未处理、双级时效、回归时效接头进行晶间腐蚀试验,试验结果表明接头存在并不显著的晶界腐蚀现象。接头的抗应力腐蚀性能排序为:回归时效>双级时效>单级时效>未处理。对于双级时效、单级时效、未处理接头在盐水中慢拉伸断口都有明显的沿晶断裂现象,其应力腐蚀开裂机理符合阳极溶解理论;而回归再时效接头断口不存在沿晶断裂现象,为准解理断裂。

［山大视点网讯］近日，搅拌摩擦焊接领域国际知名专家、日本东北大学材料加工系Yutaka Sato教授应邀访问山东大学材料学院，并做客第197期“求材”学术论坛，作了题为“Recent studies on FSW and dissimilar welding at Tohoku University”的学术报告，山东大学材料学院部分师生参加了本次学术活动。 报告中，Sato教授首先简单介绍了日本东北大学及材料加工系的基本概况，以及Sato教授团队目前的主要研究方向。随后，他主要围绕其团队近期的3个主要研究内容进行了详细介绍。首先，Sato教授提出了一种用于实验测量搅拌摩擦焊接过程中热输入的新方法，综合考虑搅拌头几何特征、焊接参数和工件材料等因素的影响，得出了可用于预测焊接过程中热输入的经验公式。然后，Sato教授简要介绍了其使用水下搅拌摩擦焊接技术用于钢结构裂纹修复的研究工作。最后，Sato教授着重介绍了其团队在Al/Fe异种材料连接方向研究的最新进展。传统的用于提高Al/Fe异质接头质量的办法是通过调控焊接参数，达到控制热输入并减小金属间化合物厚度的目的。

 11月21日，第8届焊接科学与工程国际会议（8th International Conference on Welding Science and Engineering）上举行了焊接科学与工程计算（Computational Welding Science and Engineering，简写为CWSE）先锋奖（Pioneers Award in）的颁奖仪式，山东大学材料科学与工程学院武传松教授因其“在焊接科学与工程计算领域作出了突出及开拓性的贡献”获得这一殊荣，是本届唯一获奖者。国际计算焊接力学的创始人、CWSE先锋奖基金会主席、日本大阪大学荣休教授Ueda向武传松教授颁发了奖牌，CWSE先锋奖评选委员会主席、日本大阪大学麻宁绪教授向武传松教授颁发了奖品。 

2012年，一名90后在国际上首次提出填充式和自支撑搅拌摩擦焊技术，打破国外对中国近20年的技术封锁。这名90后叫万龙，哈尔滨工业大学材料科学与工程学院博士研究生。目前他已留校任教，成为哈工大长聘教授，也是国际焊接工程师、国家“万人计划”科技创新领军人才。

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本文基于计算流体力学理论，建立搅拌摩擦焊过程有限元模型，模拟得到了焊接过程中不同工艺参数下的速度矢量图和材料流线分布图，结果表明，当搅拌头的旋转速度增加时，搅拌头附近区域材料流动更加剧烈，焊接速度的提高对搅拌头及其附近区域材料的流动影响不大。在焊接过程中，增加焊接速度可以增强焊件底部的流动性，但是不能提高焊件表面的流动性。增加搅拌头转速可以明显提高焊件表面的流动性，但是对焊件底部的流动性没有影响。

计算流体力学在搅拌摩擦焊的应用研究 Application of Computational Fluid Dynamics in Friction Stir Welding

摘要： 采用应力分区映射法对大型薄壁铝合金结构搅拌摩擦焊接工艺进行了仿真计算,并通过实验验证了该方法的计算精度,从机理上分析了搅拌摩擦焊接的变形行为,在此基础上研究了不同夹具拘束对不同尺寸的大型薄壁结构焊接变形的影响规律.结果表明,夹具释放前,焊接件存在的沿厚度方向的应力梯度是导致搅拌摩擦焊接薄板纵向翘曲变形的根本原因;对于一般的焊接件,拘束距离较小的约束方式可以有效地抑制焊接变形;随着焊接件长度的增大,其焊接变形明显增大,装夹位置对焊接变形的影响效果更加明显.

夹具拘束下大型薄壁铝合金结构搅拌摩擦焊接变形特性