一种抑制铝合金搅拌摩擦焊接头异常晶粒长大的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106378527A(43)申请公布日2017.02.08(21)申请号201610863973.7(22)申请日2016.09.28(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号(72)发明人胡志力万心勇戴明亮华林(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人唐万荣王淳景(51)Int.Cl.B23K20/12(2006.01)C21D1/26(2006.01)C21D9/50(2006.01)C22F1/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种抑制铝合金搅拌摩擦焊接头异常晶粒长大的方法(57)摘要本发明公开了一种抑制铝合金搅拌摩擦焊接头异常晶粒长大的方法，包括以下步骤：S1、将待焊铝合金工件的表面打磨、清洗；S2、将处理后的待焊铝合金工件固定在搅拌摩擦焊机机床上，进行搅拌摩擦焊，得到FSW铝合金工件；S3、将步骤S2中得到的FSW铝合金工件放到热处理炉中加热到300℃～500℃后保温48～72h，再随炉冷却到一定温度后取出空冷，完成再结晶退火处理；S4、对步骤S3中处理后的FSW铝合金工件进行固溶处理；S5、对步骤S4中处理后的FSW铝合金工件进行人工时效处理。本发明处理后的铝合金搅拌摩擦焊接头，能够减少面积分数大于90％异常晶粒长大，同时满足强度要求。CN106378527ACN106378527A权利要求书1/1页1.一种抑制铝合金搅拌摩擦焊接头异常晶粒长大的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将待焊铝合金工件的表面打磨、清洗，以去除氧化膜和杂质；S2、将步骤S1中处理后的待焊铝合金工件固定在搅拌摩擦焊机机床上，设定焊接工艺参数，进行搅拌摩擦焊，得到FSW铝合金工件；S3、再结晶退火处理：将步骤S2中得到的FSW铝合金工件放到热处理炉中加热到300℃～500℃后保温48～72h，再随炉冷却到一定温度后取出空冷，使焊核区细小的晶粒发生连续的晶粒长大，从而减小总的晶粒边界能以及晶界的可动性，以减小发生AGG的驱动力，达到抑制AGG发生的目的；S4、对步骤S3中处理后的FSW铝合金工件进行固溶处理，得到过饱和固溶体；S5、对步骤S4中处理后的FSW铝合金工件进行人工时效处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，FSW铝合金工件的再结晶温度低于铝合金固溶线温度，且低于发生AGG的温度。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤S3中，将FSW铝合金工件放到热处理炉中加热到420℃后保温48h，再随炉冷却到150℃后取出空冷。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，焊接工艺参数为：搅拌头的转速为50～2000r/min，焊接速度为10～1200mm/min，轴向下压量为0.1～0.2mm。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，固溶处理过程为：将FSW铝合金工件放到电阻炉或真空电阻炉中以450℃～550℃温度保温0.5～2h，然后取出水淬。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5中，人工时效处理过程为：将FSW铝合金工件放到电阻炉或真空电阻炉中以140℃～190℃温度保温4～16h，然后取出空冷。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铝合金工件为可热处理强化的2000系、6000系和7000系铝合金工件。2CN106378527A说明书1/4页一种抑制铝合金搅拌摩擦焊接头异常晶粒长大的方法技术领域[0001]本发明属于摩擦焊接技术领域，具体涉及一种抑制铝合金搅拌摩擦焊接头异常晶粒长大的方法，它用于防止在后续热处理及热成形中出现AGG(AbnormalGrainGrowth，异常晶粒长大或者二次再结晶)。背景技术[0002]搅拌摩擦焊(FrictionStirWelding,FSW)是一种主要用于低熔点合金的固相连接工艺，广泛应用于航空航天、轨道交通、船舶等领域。由于焊接过程中材料不发生熔化，从而避免了普通熔焊工艺容易存在的气孔、裂纹等缺陷，提高铝合金的连接强度。但是由于在连接过程中的热输入的影响，会导致焊缝区强化相的粗化和溶解，使接头软化，因此，对于时效硬化的铝合金，搅拌区的机械性能相比母材要低。搅拌摩擦焊后进行热处理，改变了强化相的大小，使强化相重新分配，能够有效消除接头软化，提高接头强度。[0003]尽管FSW焊后进行固溶时效处理能很好的提高接头强度，但是在提高温度时，接头组织会变得极其不稳定。这是因为虽然FSW接头组织焊核区晶粒发生动态再结晶消除了大部分形变储能，但热机影响区的扭曲晶粒仍然存在形变储能，而且焊核区细小晶粒含有大量晶粒，为了减小界面能，晶粒有较大长大趋势。当温度升高，晶界的可动性增