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Welding of Non-Ferrous Light Metal | Views : 173 Downloads: 384 CSCD: 0

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    • Progress of Ultrasonic Impact Treatment in Improving the Microstructure and Properties of Aluminum Alloy Welding Joints

    • SUN Laibo

      1 ,

      HUANG Ruisheng

      1 ,

      WU Pengbo

      1 ,

      XU Fujia

      1 ,

      ZHANG Tianli

      2 ,

      XU Kai

      1
    • Vol. 53, Issue 8, Pages: 36-45(2023)   

    • DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.08.06     

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  • SUN Laibo, HUANG Ruisheng, WU Pengbo, et al.Progress of Ultrasonic Impact Treatment in Improving the Microstructure and Properties of Aluminum Alloy Welding Joints[J].Electric Welding Machine, 2023, 53(8): 36-45. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.08.06.
    Sections

    Abstract

    The problems of cracking, coarse microstructure, residual stress and deformation in the welding process of aluminum alloy have been restricting the development of this field. Ultrasonic impact treatment (UIT), as one of the strengthening means to assist in strengthening welded joints, can effectively refine the microstructure, improve the stress state, surface roughness, the tensile properties, fatigue properties and corrosion resistance of welded joints. This paper aims to better understand the role and effect of ultrasonic impact treatment on aluminum alloy welded joints and promote the technology in the field of aluminum alloy welding more widely used. It bases on the working principle of ultrasonic impact treatment to elaborate the effect on microstructure morphology, stress distribution, surface roughness, comprehensive performance and internal defects in different types of aluminum alloy welded joints. It is expected to provide help for ultrasonic impact treatment assisted aluminum alloy welding process. Finally, the issues and development directions that need to be further investigated in the field of aluminum alloy welding using ultrasonic impact treatment were prospected.

    transl
     EN

    Keywords

    aluminum alloy; ultrasonic impact treatment; welding joint; microstructure and properties

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     EN

    0 前言

    铝合金以其高比强度、良好的导电和导热性、优异的耐腐蚀性和易加工性被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑、电子设备、船舶制造等关键领域［

    1-2］。在制造复杂铝合金零部件的过程中需要大范围地对铝合金实施焊接，但由于铝合金具有较高的导热系数、热膨胀系数和热裂纹敏感性［3-4］，导致焊件中容易产生性能不足、裂纹、组织粗大、残余应力和变形等问题，这些问题一直是铝合金焊接领域的主要技术难点之一［5-6］。为了解决这些问题，在采用合适的焊接方法和焊接材料的基础上，研究人员提出了多种预处理和辅助处理的手段，如超声振动［7］、超声冲击［8］、预处理［9］、热处理［10］等。在众多改善铝合金焊接质量的方法当中，超声冲击以其操作简便、作用效果好、成本低廉等优点得到了广泛的应用。
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     EN

    超声冲击技术（Ultrasonic impact treatment，UIT）最早是在19世纪60年代由前苏联著名科学家Statnikov提出并设计出了超声冲击设备。该技术能有效地提高被处理制件的强度，延长其使用寿命。在19世纪70年代，前苏联科学家又将超声冲击技术应用于航空航天领域，经过超声冲击处理后的航空航天材料性能得到了极大的改善［

    11］。到了19世纪90年代中期，乌克兰科学焊接研究所Paton联合加拿大结构完整性实验室第一次系统地将超声冲击技术对焊缝的处理做出了详细报告，这次报告全面阐述了超声冲击技术对于处理焊缝的优越性，为以后的超声冲击大范围应用提供了理论依据，得到了国际焊接学会的高度重视［12］。随着对超声冲击技术研究的不断深化，设备工艺技术不断改进和完善，该技术得到了迅速发展，在部分制造业领域超声冲击强化处理技术已经被广泛地应用在金属制件的组织细化、残余应力控制、提高力学性能及改善表面粗糙度等方面，并取得了很好的效果［13-16］。
    transl
     EN

    为了能够更好地将超声冲击技术应用于改善铝合金焊接接头质量和综合性能方面，本文基于超声冲击工作原理，围绕在焊接过程中引入超声冲击来改善焊接接头的微观组织、力学性能、表面粗糙度、应力状态、疲劳性能和抗腐蚀性能等方面的内容进行阐述，最后对现阶段相关研究存在的问题和未来的研究方向进行了探讨。

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     EN

    1 超声冲击工作原理

    超声冲击技术是通过在工件表面进行高频冲击而实现强化的方法，该技术以大功率超声波为驱动，通过换能器将电能转化为高频率（20~55 kHz）的振幅（20~50 μm），并通过变幅器放大/聚能后驱动冲击针撞击金属材料表面，进而达到强化效果［

    17］。一次超声冲击由5个步骤组成：（1）超声波发生器Ⅰ诱导产生振动；（2）振动传输实现振动速度的控制；（3）换能器Ⅱ以脉冲的形式将能量向冲击针Ⅲ传递；（4）冲击针以脉冲的形式作用于工件表面Ⅳ；（5）超声振动（部分1）会转换成机械脉冲（部分2）作用在工件Ⅳ表面上。具体的设备结构及工作原理示意如图1所示［18］。
    transl
     EN

    fig

    图1  超声冲击工作原理和过程示意［

    18］

    Fig.1  Schematic diagram of working principle and process of ultrasonic impact treatment［

    18］

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    在超声冲击的作用下，铝合金焊接接头会在组织特征、应力状态、表面粗糙度、疲劳性能和抗腐蚀性能等方面产生明显的变化。

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    2 超声冲击实现组织细化

    超声冲击可以显著改善焊接过程中的粗大组织，细化晶粒。在对Al-Zn-Mg-Cu合金进行焊接的过程中，Chen［

    19］等人提出超声冲击引起的表面塑性变形会引起显著的组织变化。通过EBSD分析表征了距离表面由近及远的三个区域并分析这三个区域的晶粒形貌、晶粒直径和织构取向等，如图2所示。结果表明焊缝区经超声冲击后，近表面区晶粒被挤压后破碎，焊缝区塑性变形区形成大量小角度晶界。在区域1中，每个晶粒都表现出自身的独立取向特征，具有等轴晶结构，平均晶粒直径18 μm。在区域2中，受到超声冲击产生的应变介于区域1和区域3之间，组织中的柱状晶发生变形并伴随着柱状晶断裂现象。与区域1中的柱状晶相比，区域2中近表面晶粒的形状和尺寸发生了变化，晶粒直径减小，平均晶粒直径为16 μm。区域3是焊接区表面发生严重塑性变形最为明显的区域，该区域变形后的柱状晶破碎成更细的晶粒，平均晶粒直径降低到12 μm。因此，超声冲击可以通过表面塑性变形引起组织变化，细化晶粒，从而改善焊接质量［20］。
    transl
     EN

    fig

    图2  Al-Zn-Mg-Cu合金超声冲击后不同区域的组织状态［

    19］

    Fig.2  Microstructure states of different regions after UIT of Al-Zn-Mg-Cu alloy［

    19］

    （a）焊缝微观组织；（b）方位角分布；（c）~（e）Q1~Q3反极图

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    Qian［

    21］在2219铝合金搅拌摩擦焊的过程中提出，在超声冲击的作用下，焊接接头晶粒得到显著细化，并且具有较小密度的微小析出相分布在晶粒内。超声冲击之所以能够实现焊接接头的组织细化，主要原因是冲击头会在焊接接头表面产生高速振动，细化了表面晶粒，形成一定厚度的致密改性层。在外加能量的作用下，晶界上的析出相溶解［22-23］，降低了析出相的密度。Al作为FCC结构呈现许多滑移系［24］，晶粒细化机制是通过在超声冲击后晶界上和晶界内的许多位错胞形成网格，产生亚晶界，并最终将亚晶界转变为晶界，完成晶粒细化过程。原理示意如图3所示。
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     EN

    fig

    图3  搅拌摩擦焊焊接接头超声冲击晶粒细化原理示意［

    21］

    Fig.3  Diagram of grain refinement of FSW joints by UIT［

    21］

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    3 超声冲击提高硬度

    表面硬度是金属材料的基本性能之一，超声冲击能够显著提高焊接接头的表面硬度。Huang［

    25］等人通过比较2024-T4铝合金搅拌摩擦焊接头超声冲击前后的表面硬度，发现经超声冲击处理后的焊缝区域硬度趋于均匀，整体表面硬度增加，但每个区域的增加并不一致。热机影响区的硬度得到最大的改善，而整个焊缝核心区的硬度最低，具体结果如图4所示。焊缝整体区域在焊接过程中受到机械热和搅拌的影响使原本分散的细小强化相聚集，使材料过度时效发生软化，在超声冲击之后，硬度得到大幅增加，而焊缝核心区硬度增加幅度最小，这是因为在焊接过程中，焊缝核心区受到机械搅拌的影响发生一定程度的再结晶，使晶粒得到一定程度的细化。总之，超声冲击可以通过细化晶粒和分散析出相来提高焊接接头的表面硬度。Wang［26-28］等人提出这样的结果主要是由于位错的积累导致硬度的增加，然后由于位错的积累和进一步重排可以实现晶粒细化。总之，超声冲击可以通过位错积累和晶粒细化来提高焊接接头的硬度。
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     EN

    fig

    图4  超声冲击前后焊接接头硬度对比［

    25］

    Fig.4  Comparison of hardness before and after UIT［

    25］

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    Li［

    29］等人在对6061铝合金进行超声冲击的过程中发现，不同超声冲击次数下表面硬度的变化也有明显区别。经1次、3次和5次超声冲击后，表面平均硬度分别为122.98 HV、127.94 HV和128.12 HV，与未经超声冲击处理的材料相比（112.62 HV），硬度分别增加了9.2%、13.6%、13.8%，具体结果如图5所示。表面硬度的最大增加发生在第一道次之后。在超声冲击加工过程中发生的连续冲击导致严重的塑性变形，导致高密度位错。随着应变的增加，许多位错缠结和密集的位错壁形成并转化为亚晶界，这导致顶部表面层中的原始粗晶粒细分为随机取向的纳米级晶粒［30］。根据Hall-Petch关系［31］，硬度与晶粒尺寸直接相关，因此可以看出，多次超声冲击细化了顶表面层中的晶粒，从而提高了表面硬度。
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     EN

    fig

    图5  不同超声冲击道次下表面硬度变化［

    29］

    Fig.5  Surface hardness with different UIT passes［

    29］

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    4 超声冲击提高拉伸性能

    Chen［

    19］等人对不同处理工艺条件下的焊接接头拉伸性能进行了对比，具体结果如图6所示。未经处理的接头拉伸强度为380 MPa，而经过时效处理、超声冲击和超声冲击+时效处理后的接头强度分别为582 MPa、454 MPa和615 MPa，焊接接头强度的提高率分别为29.7%、19.5%和61.8%。三种工艺处理的焊接接头抗拉强度均有所提高，其中时效+超声冲击处理效果最明显。超声冲击能够提高拉伸性能的主要原因是超声冲击会在试样表面产生晶粒细化和残余压应力。晶粒细化意味着裂纹扩展分支增多，扩展路径延长。此外，较小的晶粒可以减少表面对腐蚀介质的吸收，进而显著提高钝化膜的厚度和稳定性［32］。超声冲击产生的残余压应力可以抵消铝合金表面外加应力和晶界腐蚀产物产生的外推力，降低裂纹尖端的应力强度因子，抑制了腐蚀裂纹的产生和扩展［33］。因此，超声冲击工艺对提高焊接构件的综合性能具有重要作用。
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     EN

    fig

    图6  不同处理工艺下拉伸性能对比［

    19］

    Fig.6  Tensile test results of joints with different treatment［

    19］

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    5 超声冲击改善表面粗糙度

    Chen［

    34］等人对Al-Zn-Mg-Cu铝合金进行超声冲击处理，并比较了处理前后焊接接头的表面形貌、表面粗糙度和表面塑性变形层厚度。图7a表明，未经超声冲击处理的焊接接头表面呈现规则的水波纹，接头表面凹凸不平，有明显的焊接缺陷；经过超声冲击处理后，接头表面凹凸不平的水波纹消失，得平整原本粗糙的接头表面变光滑，焊接缺陷明显减少（见图7b）。采用激光共聚焦扫描显微镜对比了超声冲击前后焊接接头的表面粗糙度，如图7c、7d所示，未处理的表面粗糙度值为116.77 μm，处理后的表面粗糙度为14.96 μm。超声冲击后的焊接接头上表面和下表面的塑性变形层微观结构如图7e、7f所示，上表面塑性变形层厚度为95 μm，下表面塑性变形层厚度为107 μm。根据维氏硬度测试结果，未进行超声冲击焊接接头的表面显微硬度为132 HV，而经过超声冲击的焊接塑性变形层的表面显微硬度达到184 HV。Li［29］也提出在冲击针的连续高压撞击作用下，发生的严重塑性变形会引发明显的表面平整作用。
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     EN

    fig

    图7  超声冲击前后焊接接头表面形貌、表面粗糙度和变形层形貌对比［

    34］

    Fig.7  Surface morphology，surface roughness，and plastic deformation layer of the welded joints［

    34］

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    综合分析表明，超声冲击处理后，焊接缺陷和接头表面粗糙度明显减少，光滑平整的接头表面有效地减少了焊接构件在受力过程中的应力集中现象，有利于延长焊接构件的疲劳寿命。此外，超声冲击处理后，在焊接接头表面形成了致密的塑性变形层，原始枝晶组织被破坏，表层形成的塑性变形层由细小的晶粒组成，这一区域的显微硬度得到了增强。这种结构抑制了焊接构件疲劳过程中裂纹的萌生和扩展。超声冲击处理后，塑性变形层上表面的厚度小于下表面的厚度，这是由于铝合金焊接接头中Zn和Mg元素的高温挥发和这些挥发性元素的局部消耗导致小孔缺陷。因此，焊接接头的上表面塑性变形层厚度小于母材。在焊接接头的上表面进行超声冲击处理期间，焊趾部分首先受到冲击，使得上表面处的超声波冲击强度低于下表面处的超声冲击强度。

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    6 超声冲击改善残余应力

    He［

    35］发现5A06铝合金焊接后发生了明显的屈曲变形，如图8a所示。此时，焊缝起始点处出现最大挠度达14 mm，平均挠度为5.18 mm，整体变形趋势为焊缝中部度值较低，两端度值较高。从超声冲击前后的变形对比可见，在超声冲击处理之后，大部分屈曲变形都得以消除，如图8b所示。这一变化主要来源于超声冲击处理对残余应力的改善。
    transl
     EN

    fig

    图8  超声冲击前后焊接接头弯曲变形情况对比［

    35］

    Fig.8  Comparison of specimen’s shapes［

    35］

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    在焊接中心线处沿着焊接方向和超声冲击深度方向的残余应力分布情况如图9所示。超声冲击处理后，残余应力呈现压应力状态，且随着深度的增加，残余压应力先增大后减小。表面上的应力值为-75 MPa，而在0.4 mm深度处观察到最大残余压应力为-111 MPa。此外，在1.15 mm的深度处出现了残余拉应力，表明残余压应力层厚度为1.15 mm。与此同时，在相同的位置，焊接后试样的平均应力值约为60 MPa。这表明，超声冲击处理可以有效地改善焊接构件的残余应力状态。

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     EN

    fig

    图9  沿焊接深度方向超声冲击前后残余应力对比［

    35］

    Fig.9  Residual stress distribution in weld center line along depth direction［

    35］

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    在此基础上，Hu［

    36］在对2024铝合金进行多次超声冲击处理后，对残余应力场进行了模拟，结果如图10所示。模拟结果表明，超声冲击处理可以在焊接接头表面引入大量的残余压应力，并且残余压应力在冲击针移动方向上的分布更为均匀。这主要是由于超声冲击的相邻压痕对残余应力的影响很弱，并且最大压缩残余应力的位置没有改变。但是，前一冲击排产生的预应力会促使后一冲击排产生的最大残余压应力向前一冲击排移动。这表明，超声冲击处理可以有效地改善焊接接头的残余应力状态。
    transl
     EN

    fig

    图10  超声冲击后残余应力分布情况［

    36］

    Fig.10  Residual stress field distribution after UIT［

    36］

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    7 超声冲击提高疲劳性能

    Huang［

    25］对2024-T4铝合金进行搅拌摩擦焊，比较了超声冲击前后试样在空气和3.5%NaCl溶液中的平均疲劳寿命，结果如图11所示。研究发现，经过超声冲击处理后，试样在空气和3.5%NaCl溶液中的平均疲劳寿命均有所提高。应力为200 MPa时，未经超声冲击的样品在空气中的平均寿命为163 446，经过超声冲击样品的平均寿命为283 877；未经超声冲击样品在3.5%NaCl溶液中的平均寿命为86 160，经过超声冲击样品的平均寿命为172 565。这些结果表明超声冲击可以显著增加焊接接头的疲劳寿命。
    transl
     EN

    fig

    图11  超声冲击前后疲劳寿命对比［

    25］

    Fig. 11  Fatigue life of samples with and without UIT［

    25］

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    造成这一现象的主要原因是在腐蚀环境（3.5%NaCl溶液）中，试样表面存在大小不一的点蚀坑，并伴随着S相的脱落。铝合金中疲劳裂纹的来源通常是由点蚀引起的应力集中［

    37-38］。点蚀导致样品中更快的裂纹萌生。腐蚀性环境引起晶界敏感化，从而降低晶界之间的结合力。这种情况的发生促进裂纹沿着晶粒生长，最终缩短疲劳寿命。超声冲击可以在样品的表面上施加残余压应力。该技术还可以细化表面的晶粒并产生晶格畸变。施加的残余压应力可以抵消部分作用在材料上的外部拉应力，从而降低实际拉应力，间接提高裂纹萌生所需的临界载荷。晶粒细化和晶格畸变有助于限制和阻碍晶粒中位错的运动，抑制裂纹扩展。此外，超声冲击细化晶粒使腐蚀均匀，在一定程度上防止了点蚀的发生。超声冲击引入的压应力可以抑制表面金属原子的电化学活性，从而抑制或延缓晶间选择性腐蚀［39］。晶间腐蚀后，由于某些腐蚀产物的加入，压应力可以抵消拉应力。该过程还可以减缓材料的晶间腐蚀，最终提高了样品的疲劳寿命。
    transl
     EN

    8 超声冲击提高抗腐蚀性能

    图12对比了超声冲击前后样品在3.5%NaCl溶液中的腐蚀速率和质量损失速率的差别。通过图12a可以看出，经过超声冲击处理后的样品腐蚀速率明显低于未经处理的样品。在腐蚀的初始阶段，超声冲击和未经超声冲击样品都表现出快速的腐蚀速率，然后缓慢下降。未经超声冲击试样腐蚀主要是由点蚀的产生和初期S相的腐蚀溶解引起的，这一过程逐渐扩大了腐蚀坑的面积，表现出较高的腐蚀速率。然而，在经过超声冲击处理后的样品中没有观察到明显的点蚀，其呈现均匀的腐蚀形貌，并且速率低于未超声冲击样品。随着腐蚀的进行，点蚀缓慢地转变为晶间腐蚀［

    41］，此时，质量略有下降。因此，超声冲击试样的腐蚀更加均匀，并且利用超声冲击在表面上施加残余压应力，细化表面结构。这些变化都进一步改善了材料的晶间腐蚀抗性，因此腐蚀速率降低。随着点蚀和晶间腐蚀的进行，形成腐蚀通道，这最终导致质量损失。未经超声冲击样品显示出由残余拉应力引起的腐蚀速率增加，促进了晶界金属元素的活性，并且提高了晶界与晶粒内部之间的电位差。这种情况有利于晶间腐蚀的发展［42-43］。但超声冲击后的试样腐蚀速率并没有增加，因为残余压应力抑制了金属晶界的选择性腐蚀，对腐蚀引起的裂纹起到一定的闭合作用，阻止腐蚀介质进入缝隙内部，从而降低晶间腐蚀程度。通过图12b可以看出，超声冲击样品中的腐蚀严重程度远低于未经超声冲击样品中的腐蚀严重程度。当腐蚀时间设定为480 h时，超声冲击样品的质量损失率仅为未超声冲击样品的46.8%。
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     EN

    fig
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    图12  超声冲击前后腐蚀性能对比［

    25］

    Fig.12  Corrosion comparison of sample with and without UIT［

    25］

    Qian［

    21］在对2219铝合金进行盐雾腐蚀试验时，分析了超声冲击前后的热影响区显微组织特征的差别。未经超声冲击的情况下，热影响区主要呈现典型的晶间腐蚀特征，并且在晶界上残留一些沉淀物。而经过超声冲击处理后，热影响区表面基本不存在晶间腐蚀倾向。未经超声冲击的焊接热影响区中有大量尺寸较大的析出相，这是局部腐蚀的根本原因；而经过超声冲击后析出相尺寸变小，分布于晶内，从而降低了铝合金的腐蚀严重程度，具体情况如图13所示。此外，在腐蚀过程中，分布在晶界上的析出物形成腐蚀通道，导致晶间腐蚀的发生。然而经过超声冲击后晶界上基本没有析出物，因此，很难发展为晶间腐蚀。通过对比超声冲击前后的HAZ轮廓，发现热影响区的腐蚀深度在超声冲击前约为480 mm，而经过超声冲击后降至153 mm，这一结果表明超声冲击能够有效提高2219-T6铝合金的耐盐雾腐蚀性能。简而言之，超声冲击处理可以改善铝合金的防腐性能，特别是在富含Fe和Ti的表面污染层剥落后，低能量超声冲击处理可以使样品变成保护层，而高能超声冲击则可以更有效地抑制Cu富集、Mg贫化、表面污染和更多钝化氧化膜的影响，进而更好地提高焊接接头的抗腐蚀性能［45］。
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     EN

    fig

    图13  超声冲击前后热影响区腐蚀产物微观形貌［

    21］

    Fig.13  Corrosion micro-morphology of HAZ with without UIT and with UIT after salt fog test［

    21］

    (a)超声冲击前　　　　　　 (b)超声冲击后

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    从以上的研究进展可以得知，晶粒细化是提高耐腐蚀性的基础。图14为超声冲击改善焊接接头耐腐蚀性的示意图。在焊接接头组织中，晶界析出物是腐蚀介质中的腐蚀源。随着腐蚀时间的延长，晶界析出物导致周围基体溶解，形成腐蚀坑。此外，沿着晶界上的连续析出物形成腐蚀通道，引发腐蚀裂纹萌生和扩展，并最终导致腐蚀失效。超声冲击后，大量位错增殖，高密度位错分割原始晶粒，形成细小晶粒，最终形成致密的变质层。晶界上的大尺寸析出相在超声冲击过程中的剧烈塑性变形作用下，转变成细小的块状，残余析出相主要分布在晶粒基体中。在腐蚀过程中，细小析出相周围的基体发生溶解，形成腐蚀坑，但由于缺乏腐蚀通道，抑制了后续的腐蚀过程，于是，腐蚀速率降低，表现出超声冲击后的耐腐蚀性更高。

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     EN

    fig

    图14  超声冲击提高焊接接头抗腐蚀性能示意［

    21］

    Fig.14  Diagram of UIT to improve corrosion resistance［

    21］

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    9 冲击不当引起的缺陷

    超声冲击是一种有效的焊接接头处理方法，其处理过程一般不会对接头表面造成严重损伤。然而，当参数设置不当或操作不当时，有时会引起微裂纹或微撕裂缺陷，这主要是由于超声冲击过程中的瞬时高应变非稳态特征所引起的。图15a展示了在超声冲击压痕的表面上出现微裂纹或微撕裂缺陷的情况。图15b显示了在超声冲击过程中引起严重塑性变形层下方的撕裂和空隙。从图中可以看出，此时变形层和相邻的金属基体之间出现了明显的分离，变形层的厚度在10~18 μm之间。因此，在进行超声冲击处理时，需要合理设置参数并注意操作方法，以避免出现微裂纹或微撕裂缺陷。

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     EN

    fig
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    图15  超声冲击引起的表面微撕裂缺陷形貌［

    21］

    Fig.15  SEM micrograph showing micro tearing at UIT surface［

    21］

    Liu［

    47］指出在连续超声冲击过程中，材料表面会产生概率性损伤。图16a显示了被冲击表面下约100 μm深度区域的塑性流变特征。由于晶粒细化主要由大的塑性变形决定，因此材料组织在深度上呈现梯度分布［48］。此外，产生的间隙缺陷在UIT处理后的区域被分成两个独立的部分，进而形成折叠缺陷。这种现象主要是由于在UIT的强烈塑性变形下，两侧的两个变形部分被挤出并彼此接触，并没有形成冶金结合。此时尖端的应力集中明显，容易导致疲劳裂纹的萌生，如图16b所示。因此，在进行连续超声冲击处理时，需要注意材料的概率性损伤，并采取相应的措施来避免产生折叠缺陷和疲劳裂纹。
    transl
     EN

    fig

    图16  超声冲击引起的折叠缺陷形貌［

    47］

    Fig.16  SEM micrographs of tips induced by UIT［

    47］

    （a）试样横截面　　　　　　　　　　　 （b）尖端放大

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    10 总结与展望

    通过分析超声冲击对铝合金焊接接头微观组织、力学性能、表面粗糙度、应力状态、疲劳性能和抗腐蚀性能等方面的阐述，明确了超声冲击在改善铝合金焊接接头质量的作用。在超声冲击处理过程中虽然操作简单，容易实施，但涉及的工艺参数和需要控制的技术要点很多，一旦冲击工艺参数设置不当或过程控制不科学也容易对铝合金焊接接头造成一定的损伤。因此，为了超声冲击在改善铝合金焊接接头质量方面能够达到更好的效果，在未来的研究中尚有大量的核心问题亟待进一步深化阐明与分析，如还需对超声冲击工艺参数的作用及其对焊接接头各区域的影响进行深入研究，同时实现对复杂的瞬间非稳态高应变超声冲击过程进行更科学的控制，以及不同参数之间的匹配对焊接接头的作用机制进行系统性分析等。

    transl
     EN

    参考文献

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    Changchun Vehicle Manufacturing Supervision Project Dept. of China Railway Shenyang Bureau Group Co., Ltd.
    School of Materials Science and Engineering, Southwest Jiaotong University
    The State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering, Xi’an Jiaotong University
    National Innovation Institute of Additive Manufacturing
    State Key Laboratory of Advanced Welding and Joining, Harbin Institute of Technology
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