1、PDF外文：http:/ 3210 字 出处： Journal of Materials Processing Technology, 2003, 142(3): 692-696 2017-T351 铝合金搅拌摩擦焊接头的拉伸性能和断裂位置 HJ Liu, H Fujii, M Maeda, K Nogi 摘要： 搅拌摩擦焊（ FSW）是一种新的和有前景的焊接过程，它可以生产低成本和高质量的接头的可热处理的铝合金，因为它并不需要消耗填充材料，并且可以消除一些焊接缺陷，如裂纹和气孔。为了证明 2017-T351 铝合金在搅拌摩擦焊接中焊接性，并 且确定最佳焊接参数，在本文
2、中接头的焊接参数和拉伸性能之间关系已被研究。实验结果表明：拉伸性能和断裂 _位置很大程度上 _受焊接工艺参数的影响。当最优的旋转前进节距为 0.07mm/rev，对应于 1500 转的旋转速度和焊接速度为 100mm/min，接头的最大极限强度相当于母材强度的 82%。当接头无孔隙缺陷存在时，断裂发生在前进边的焊核区域热影响区的交界处，但当接头有孔隙缺陷存在时，断裂则在焊缝中心发生。 关键词： 搅拌摩擦焊；拉伸性能；焊接参数；铝合金；断裂位置 1、引言 关于热处理的铝合金工艺是难以熔焊，因为 在熔池的凝固过程中一些焊接缺陷，如裂纹和气孔往往很
3、容易在焊缝中形成 1 。搅拌摩擦焊 （ FSW） 是一种固相焊接工艺，在这种焊接中被焊的金属是不熔化的，因而与融合与熔焊工艺有关的焊接裂纹和气孔往往可以被消除 2.1 。 因此，搅拌摩擦焊工艺可用于的热处理铝合金为的是获得高质量接头 41 。 然而，许多关于搅拌摩擦焊焊接接头显微组织特性及力学性能的研究表明搅拌摩擦焊 FSW 增强了的热处理铝合金的接头的软化，例如 2014-T651 5 ， 2024-T36,7， 2024-T3518,9， 2024-T610,11， 2195-T812,13，6061-T514,15 ， 6061-T68,16-18 ， 6063-T51921 ， 608
4、2-T522 ， 7075-T65123 和7475-T767 因为 在焊接热循环熔池的凝固过程中的强化析出相的溶解或生长会导致接头的力学性能的降低。所以，为了获得高质量的搅拌摩擦焊焊接接头，学习焊接工艺参数对接头力学性能的影响并确定最佳焊接参数是很重要的 在2XXX 系列的热处理铝合金的接头， 2014-T6512024-T3， 2024-T3512024-T6 被搅拌摩擦焊接，以便研究拉伸性能 5-8,11或断裂位置 5,7,8。 2017-T351 铝合金是一种2xxx 的系列的热处理铝合金，并且至今没有被搅拌摩擦焊。本文的目的是论证其搅拌摩擦焊接性和重点是的拉伸性能以及接头
5、断裂 位置和焊接参数的关系，以便确定 FSW 的最佳工艺参数，并找出接头最薄弱的位置。 2、实验方案 本研究中所用的基体材料是 5mm 厚的 2017-T351 铝合金板，其化学成分和力学性能列于表 1。板切割和加工成长 300mm 宽 80mm 的矩形焊接样品，将样品分别使用搅拌摩擦焊机纵向对接焊。指定的焊接刀具的尺寸和焊接参数列于表2。焊接后，接头垂直焊接方向交叉切割以便使用电器放电切割机进行金相分析和拉伸试验，金相试样的截面用氧化铝悬浮液抛光，凯勒试剂 （ 150 毫升的水 3毫升硝酸， 6 毫升盐酸酸和 6ml 氢氟酸）蚀刻，在 0 度下进行约 10 秒，并用
6、光学显微镜观察。横向拉伸的样品的结构和大小参照 JIS Z2201，和标记长度和宽度，并且标定的每个试样长度和宽度分别是 50mm 和 12.5mm，在此之前的拉伸试验，焊点熔核上的维氏硬度剖面，热机械影响区 （ TMAZ），热影响区（ HAZ）和部分母材是使用自动显硬度计沿拉伸试样的横截面中心线施加持续 10s0.98N负荷测量，维氏缩进与以 0.5mm 为间隔的维氏缩进被用来确定接头断裂位置拉伸试验是通过一台计算机控制的试验机以 1mm/min 的速度在室温下进行，并且每个接头的性能是通过同一个接头的三个拉伸试样来 评 估 。 3、结果与讨论 3.1 实验结果 &
7、nbsp; 3.1.1 接头的拉伸性能 图 1 为不同旋转距离焊接的接头的拉伸性能。从图中可以看出，各接头的拉伸性能相比母材都较低（见表 1）。特别是 ,接头的伸长率远远低于母材，其最大值仅仅是 3.3 。当旋转距离小于 0.13 毫米 /转时，极限强度和 0.2 屈服强度相对较高，并且随着旋转距离略有增加。当旋转距离为 0.07 毫米 /转时可以获得的最大的极限强度。它的值是 354MPa，相当于母材强度的 82%。在旋转距离为大于 0.13 毫米 /转，所有的拉伸包括极限强度，屈服强度和性能，伸长率，显著 地降低到相当低的水平。 这些结果表明，由于搅拌摩擦焊 ,软
8、化影响在 2017-T351 铝合金中发生了，和搅拌摩擦焊对热处理铝合金一样，因为它没有在其他的可热处理的铝合金。接头的软化水平或拉伸性能受焊接参数的显著影响。拉伸性能和焊接参数之间的关系可确定最佳的焊接参数。当旋转速度为 1500 rpm，指定的焊接速度为 100 毫米 /分钟是最适合的最终强度。在这情况下，最终，接头强度为相当于母材强度的 82%。 3.1.2 接头断口位置 任何接头的断裂位置直接反映共接头同的薄弱部位。研究接头的断裂位置联合对于了 解和改善接头力学性能是很重要的 .图 2 显示在不同的新界面。焊接接头的应变分布的，在这个位置的最大应变发生的各接头的断裂位置。另外，每个接头的后退侧和前进侧由 RS 和 AS 决定 从图观察 2，应变分布在一个比较窄的区域并且接头的应变值相对来说很低。特别是，关节的断裂位置不远焊缝中心，并且随着。当旋转距离小得多例如 0.02 毫米 /转，断裂位置焊缝中心，的接头只是 4.1 毫米。当旋转旋转间距增加至 0.07 毫米 /转时，断裂的相应变为 1.9 毫米位
