冷却介质对搅拌摩擦焊接铝合金焊核区组织性能影响.pdf

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1、第35卷第2期兵器材料科学与工程Vo】．35No．22012年3月0RDNANCEMATERIALSCIENCEANDENGINEERINGMar．。2012DOI：CNKI：33．1331／TJ．20120302．1609．004网络出版时间：2012．3—216：09网络出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／detail／33．133I．TJ．20120302．1609．004．html冷却介质对搅拌摩擦焊接铝合金焊核区组织性能影响王文，吴楠，孙关娜，王快社(西安建筑科技大学冶金工程学院，陕西西安710055)摘要分别在空气和循环水冷条件下对

2、2024一T4铝合金板进行搅拌摩擦焊接，研究水冷介质对FSW接头焊核区组织性能的影响。结果表明，循环水冷具有明显的瞬时快冷作用，水冷介质下FSW可以显著细化晶粒，焊核区的平均晶粒尺寸达到700nm。沉淀强化对焊核区显微硬度起到主要作用，细晶强化作用较弱。水冷介质减弱了FSW接头的热软化效应，细化晶粒，抑制析出相的聚集长大，从而改善接头的组织性能。关键词铝合金；搅拌摩擦焊接；冷却介质；微观组织；显微硬度中图分类号TG456．5文献标识码A文章编号1004—244X(2012)02—0001—03Efectofcoolingmediumonthemicrostructur

3、eandpropertyofthenuggetzoneinfrictionstirweldedaluminuma1l0yWANGWen，WUNan，SUNMeina，WANGKuaishe(CollegeofMetallurgyEngineering，XianUniversityofArchitectureandTechnology，Xian710055，China)Abstract2024一T4aluminumalloyplateswerejointedbyfrictionstirwelding(FSW)undertheconditionofairandcoolin

4、gwatercirculation，respectively，andtheeffectofcoolingwateronthemicrostructureandmechanicalpropertiesofthenuggetzonewasinvestigated．Theresultsshowthatcoolingwatercirculationhassignificantinstantaneouscoolingeffect．Coolingwatercausessignificantgrainrefinement，withanaveragegrainsizeof700nmi

5、nnuggetzone．Precipitationstrengtheningisthemainstrengtheningmechanism，whilegrainrefinementstrengtheningisrelativelyweak．Coolingwaterdecreasesthermalsofteningeffectoffrictionstirweldedjoint，refinesgrainsizeandinhibitsthegrowthofprecipitates，thusimprovingthemierostructureandpropertiesofjo

6、int．Keywordsaluminumalloy；frictionstirwelding；coolingmedium；microstrueture；microhardness铝合金具有比强度高、疲劳I生能好、耐腐蚀性能强减弱焊接温度场对接头的软化效应，从而改善接头的等优点，广泛应用于航空、航天、船舶、车辆等领域。铝组织和性能n。FSW接头通常分为焊核区(Nugget合金焊接方法主要有熔化极气体保护焊、钨极惰性气zone，NZ)、热机械影响区(Thermo—mechanicallyaffect—体保护焊、等离子弧焊、激光焊和电子束焊等。这些传edzone，TMAZ)、

7、热影响区(Heataffectedzone，HAZ)统的熔化焊接方法容易产生气孔、裂纹等缺陷，使焊接和母材区(Basemetal，BM)。其中NZ材料在焊接前后接头的强度较低，仅为母材强度的50％～70％⋯。组织性能发生显著的变化，形成细小的动态再结晶晶1991年，英国焊接研究所开发了一种新型的固相粒。分别在空气和水冷介质条件下对2024一T4铝合金连接技术——搅拌摩擦焊(FrictionStirWelding，板进行FSW，研究水冷介质对NZ组织性能的影响。FSW)，为铝合金的低成本、高效率和高质量连接提供1实验材料与方法了有效方法。FSW焊接过程