【正文】 8 圖 21 不同未焊透深度試樣 圖 22 不同未焊透缺陷方位試樣 電導(dǎo)率的測量 對每塊試樣沿著其焊縫的橫向及縱向每隔一定距離做標記，用渦流電導(dǎo)儀測量各標記點的電導(dǎo)率，并記錄最后的電導(dǎo)率測量值， 如圖 23 所示 。 圖 23 標記測量焊縫電導(dǎo)率示意圖 焊縫金相制備與顯微觀察 在試驗所用焊縫區(qū)取樣，對所取試樣進行鑲嵌、拋光處理，用 Keller試劑（化學(xué)成分見表 23）腐蝕約 60S，在光學(xué)顯微鏡下觀察 組織，并拍攝宏觀以及微觀組織圖，南昌航空大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 用以分析組織不同對電導(dǎo)率的影響。由圖可看出，在焊縫中心附近存在一個較寬的、電導(dǎo)率相對較低的區(qū)域，距離焊縫兩邊延伸，低電壓區(qū)的兩端就會出現(xiàn)電導(dǎo)率的峰值，且相對與焊縫中心近似對稱分布，繼續(xù)遠離焊縫中心，兩側(cè)電導(dǎo) 率從峰值下降至母材電導(dǎo)率。從圖中可以看出，接頭各區(qū)域組織與母材存在較大的差異。影響焊核區(qū)電導(dǎo)率的主要有兩個因素，一方面焊核 區(qū)的動態(tài)再結(jié)晶過程消除了形變造成的點陣畸變和晶體缺陷，從而降低了自由電子的散射率，使電導(dǎo)率上升；另一方面，熱循環(huán)和強烈的攪拌作用轉(zhuǎn)化形成的等軸細小晶粒，使得晶界數(shù)量顯著增多，對自由電子產(chǎn)生了一定阻礙作用，降低了電導(dǎo)率。 熱機影響區(qū)的組織在焊接過程中同時經(jīng)受攪拌針的機械攪拌和焊接熱循環(huán)的雙重作用，但是由于位置上，熱機影響區(qū)距離攪拌針較遠，受到攪拌針作用遠小于焊核區(qū)組織。熱機影響區(qū)位于焊核區(qū)兩側(cè)，從組織圖可以看出，該區(qū)域較強的焊接熱作用使得鋁合金大部分可溶性成分從固溶體中析出，固溶體完成有序化，對自由電子的散射率顯著降低，電導(dǎo)率上升。彎曲變形帶來的一些位錯對電子的阻礙作用很小，所以對電導(dǎo)率影響并不大。 熱影響區(qū)組織在焊接過程中僅僅受到熱循環(huán)作用，該區(qū)組織沒有發(fā)生形變，其經(jīng) 受的焊 接熱作用也比焊核區(qū)弱，僅僅發(fā)生回復(fù)反應(yīng)，相對于母材，該區(qū)組織稍微有粗化現(xiàn)象，見圖 32（ c）。沿著遠離焊縫中心區(qū)，熱影響也越來越弱，電導(dǎo)率也會逐漸降低。 圖 33 及圖 34 分別是 CZ 態(tài) LY12 攪拌摩擦焊 未焊透和 未焊透焊縫試樣的焊縫橫截面方向電導(dǎo)率分布。但與 CZ 態(tài)無缺陷處的焊縫電導(dǎo)率分布相比，有未焊透的焊縫的中心會出現(xiàn)焊縫區(qū)電導(dǎo)率的最低值，從焊縫電導(dǎo)率峰值到焊縫中心電導(dǎo)率會出現(xiàn)急劇陡降，并且焊縫中心的低電導(dǎo)率區(qū)寬度會有著明顯的變小。 圖 33 CZ態(tài) LY12鋁合金 南昌航空大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 圖 34 CZ態(tài) LY12鋁合金 未焊透焊縫電導(dǎo)率分布與無缺陷處的分布差異 在具有未焊透焊縫的電導(dǎo)率測量時，渦流的有效滲透區(qū)域并非焊核區(qū)，而主要是位于焊核區(qū)下方的未焊透區(qū)，其微觀組織行貌如圖 35所示。所以未焊透焊縫的焊縫中心的低電導(dǎo)區(qū)總比無缺陷焊縫的寬度要窄，電導(dǎo)率由峰值到低電導(dǎo)區(qū)的下降幅度更大。由 表 31 可知，在該試驗厚度范圍內(nèi)，厚度對于電導(dǎo)率幾乎不產(chǎn)生影響，消除了厚度引起電導(dǎo)率變 化給試驗帶來的影響因素。對于 CZ 態(tài) LY12 鋁合金不同深度的未焊透焊縫，其接頭電導(dǎo)率分布也比較相似，只是在焊縫中心區(qū)最低電導(dǎo)率值有所不同。這主要是由于更深的未焊透對自由電子運動的阻礙區(qū)域更大，因而對自由電子的阻礙作用也更強，而使得其呈現(xiàn)出更低的電導(dǎo)率值。這種異種狀態(tài) LY12 焊縫的電導(dǎo)率分布并不像同種狀態(tài)材料焊縫那樣呈對稱分布的特征，兩邊的母材及其它組織區(qū)域都存在電導(dǎo)率的高低差異。而在 CZ 一側(cè)焊縫呈現(xiàn)出與同種材料對接焊縫電導(dǎo)率分布有著相同的變化。而在淬火及自 然時效處理（ CZ 態(tài)）時，基體中過飽和的固溶體發(fā)生沉淀強化效應(yīng)，電導(dǎo)率達到最低值。從圖中可以看出，左側(cè)的 M 態(tài)固容體已經(jīng)完成了有序化，右側(cè)的 CZ 態(tài)一些強化相溶入了固溶體，引起基體的一些點陣畸變。因此，在 M態(tài)一側(cè)電導(dǎo)率值在一定區(qū)域內(nèi)幾乎不發(fā)生變化，從高電導(dǎo)區(qū)到焊縫中心未焊透處會發(fā)生電導(dǎo)率的陡降。 圖 39 CZ態(tài)與 M態(tài) LY12對接焊縫未焊透區(qū)域組織微觀形貌 CZ 態(tài) LY12 斜面對接 焊縫的電導(dǎo)率分布 圖 310和 311 分別是 CZ 態(tài) LY12 不同對接面角度α =30o及α =60o時焊縫橫截面方向電導(dǎo)率分布。低電導(dǎo)率大部分位于具有未焊透的一側(cè)，并且在未焊透處存在一個電導(dǎo)率的最低值。圖 312 及圖 313分別是對應(yīng)的對接角度的未焊透焊縫宏觀形貌圖，由圖可以看出未焊透所在的位置及角度。由于在未焊透一側(cè)，材料南昌航空大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 連接不連續(xù)，對自由電子的運動產(chǎn)生了嚴重阻礙作用，導(dǎo)致了電導(dǎo)率的降低。受著不對稱的未焊透影響，不同方位未焊透焊縫的電導(dǎo)率分布就呈現(xiàn)出不對稱的分布，其低電導(dǎo)率區(qū)就會偏向受未焊透影響較大的區(qū)域。 通過對對接角為α =30o及α =60o兩種不同對接角焊縫電導(dǎo)率分布的對比，可以發(fā)現(xiàn)兩種焊縫電導(dǎo)率分布比較相似，但焊縫中心和未焊透處其電導(dǎo)率值都存在較大的差異。在相同的未焊透深度下，不同對接角度使得阻礙自由電子運動的區(qū)域也存在較大的差異。 圖 314 對接角度α =30o未焊透焊縫的未焊透區(qū)域組織微觀形貌 圖 315 對接角度α =60o未焊透焊縫的未焊透區(qū)域組織微觀形貌 南昌航空大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 4 結(jié)論 通過測量 LY12 鋁合金不同試樣的焊縫電導(dǎo)率值，繪制焊縫電導(dǎo)率分布圖，結(jié)合金相觀察和組織分析，得到以下幾個結(jié)論： （ 1）在 CZ 態(tài) LY12 不同未焊透深度焊縫無缺陷處，焊核的動態(tài)結(jié)晶區(qū)對應(yīng)位置即焊縫中心附近有著一個相對較寬、電導(dǎo)率較低的與動 態(tài)結(jié)晶區(qū)寬度相當?shù)膮^(qū)域。沿著焊縫中心區(qū)向焊縫兩側(cè)延伸，材料電導(dǎo)率在熱機影響區(qū)達到最高值，而在熱影響區(qū)范圍內(nèi)電導(dǎo)率逐漸下降，直到降低達到母材的電導(dǎo)率值。并且未焊透的深度越深，焊縫中心電導(dǎo)率的最低值越低。在焊縫的 M 態(tài)一側(cè)電導(dǎo)率會較快的下降直到進入低電導(dǎo)區(qū)域，在焊縫的 CZ態(tài)一側(cè)呈現(xiàn)出與 CZ態(tài)材料對接焊縫相同的變化規(guī)律。焊縫的低電導(dǎo)率區(qū)在具有未焊透的一側(cè)分布寬度較大，焊縫另一側(cè)的電導(dǎo)率與一般直角對接未焊透焊縫有著相似的分布。 南昌航空大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 參考文獻 [1] 任淑榮，馬宗義，陳禮清 .攪拌摩擦焊接及其加工研究現(xiàn)狀與展望 [J].材料導(dǎo)報， 2021， 21（ 1）： 87. [2] Shepherd G. The evaluation of friction stir welded joint on airbus aircraft wing structure[J]. 4th International Symposium on Friction Stir Welding, Part City, Utah, USA, 2021. [3] Bird control of friction stir welds by the application of nondestructive testing[J]. 4th International Symposium on Friction Stir Welding,Part City,Utah,USA,2021. [4] Posada M, Ddloach J, Reynolds A P, et al. Evaluation of friction stir weld HSLA65[J]. 4th International Symposium on Friction Stir Welding, Part City,Utah,USA,2021. [5] Ekman L, Norlin A, Backlund J. Evaluation of weld quality when using runon/runoff tabs in FSW[J].Gothenburg,Sweden,2021. [6] Andr233。Arrays[A].6th International Trends in Welding Research Conference Proceedings[C].Pine Mountain: ASM International,2021:318323.