6061鋁管高效的新方法 6061鋁合金是6系鋁合金當(dāng)中應(yīng)用最多的牌號之一,廣泛應(yīng)用于工業(yè)各領(lǐng)域。攪拌摩擦焊(FSW)作為一種“年輕”的固態(tài)焊接方法為焊接鋁合金提供了一種優(yōu)質(zhì)、高效的新方法。但是,目前學(xué)術(shù)界對FSW焊縫金屬的流動方式、接頭成型機理等仍處在實驗探索階段,尚無權(quán)威定論,因此對其進(jìn)行研究具有十分重大的意義。接頭組織方面,焊核區(qū)為細(xì)小的等軸晶,晶粒直徑約3-5μm,第二相顆粒分布在晶粒內(nèi)部,第二相主要成分為Mg2Si;熱機影響區(qū)晶粒被拉長,呈長條狀,軸肩影響區(qū)由于動態(tài)再結(jié)晶過程中熱量散失迅速,晶粒最為細(xì)小。攪拌針螺紋提供了FSW接頭塑性金屬垂直方向流動的驅(qū)動力,攪拌針的螺紋帶動焊核區(qū)上層金屬向下方遷移,下層金屬不會發(fā)生逆向遷移,只能向更下層遷移。上層金屬無論在垂直還是水平方向上的流動性均更強,遷移距離更遠(yuǎn)。在水平方向上,螺紋攪拌針帶動焊核區(qū)塑性金屬旋轉(zhuǎn)運動多個周期,而無螺紋攪拌針僅帶動塑性金屬發(fā)生半個旋轉(zhuǎn)周期的遷移。焊核區(qū)金屬的主要來源是前進(jìn)側(cè)母材,隨著焊核區(qū)金屬隨攪拌針螺紋向下方遷移,后退側(cè)塑性金屬受到擠壓繞過焊核區(qū)進(jìn)入焊核區(qū)上方的空腔。焊后對各接頭形式的焊縫進(jìn)行了組織和性能的分析,并通過標(biāo)記材料示蹤手段研究了異種熱處理狀態(tài)6061鋁合金攪拌摩擦焊接頭的金屬流動性特征。標(biāo)記材料示蹤法是一種常用的研究材料流動的可視化研究方法,選擇銅粉和銅箔作為標(biāo)記材料能夠直觀而有效的觀察接頭塑性金屬的遷移方式。上層金屬無論在垂直還是水平方向上的流動性均更強,遷移距離更遠(yuǎn)。在水平方向上,螺紋攪拌針帶動焊核區(qū)塑性金屬旋轉(zhuǎn)運動多個周期,而無螺紋攪拌針僅帶動塑性金屬發(fā)生半個旋轉(zhuǎn)周期的遷移。焊核區(qū)金屬的主要來源是前進(jìn)側(cè)母材,隨著焊核區(qū)金屬隨攪拌針螺紋向下方遷移,后退側(cè)塑性金屬受到擠壓繞過焊核區(qū)進(jìn)入焊核區(qū)上方的空腔。前進(jìn)側(cè)金屬首先進(jìn)入焊核區(qū),并發(fā)生劇烈的機械攪拌變形,后退側(cè)金屬進(jìn)入焊核時間較晚,受到的機械作用相對較弱。軸肩影響區(qū)金屬主要來源于后退側(cè),當(dāng)后退側(cè)金屬為O態(tài)時軸肩影響區(qū)內(nèi)的塑性金屬流動更加劇烈,能夠遷移到更遠(yuǎn)的距離,當(dāng)后退側(cè)金屬為T6態(tài)時軸肩影響區(qū)內(nèi)的塑性金屬流動性較弱。此外,O態(tài)金屬一側(cè)的熱機影響區(qū)寬度更大,T6態(tài)母材一側(cè)的熱機影響區(qū)寬度相對較窄。結(jié)果表明:固溶溫度對泡沫鋁合金吸能性能起主要影響,時效溫度影響較小,固溶時間和時效時間的影響則不明顯。經(jīng)T6熱處理(510℃固溶,190℃時效)后,基體內(nèi)有明顯的第二相析出,對材料吸能性能起到良好增強效果;DIC技術(shù)可以直觀分析泡沫鋁壓縮過程中的表面應(yīng)變場變化和試樣裂紋擴展過程,并且與力學(xué)測試結(jié)果一致。
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