两侧分别单、双道MIG焊接A7N01铝合金T形接头的显微组织与性能

采用熔化极惰性气体保护焊(MIG焊)工艺对A7N01铝合金T形接头两侧分别进行单、双道焊接,研究了接头的显微组织、显微硬度和疲劳性能,分析了单、双道焊接的影响。结果表明:单道焊侧从熔合区至焊缝中心的显微组织依次由细晶、柱状晶和等轴晶组成,双道焊侧熔合线附近的显微组织与单道焊侧的相似,在两道焊缝交界处形成了柱状晶,且第一道焊缝的柱状晶相对粗大;接头两侧的母材区均存在软化区,且单道焊侧的软化程度更明显;两侧分别为单、双道焊接接头的疲劳寿命比两侧均单道焊的短,疲劳裂纹萌生于焊趾表面并向内部扩展,断口呈现准解理断裂和韧性断裂的混合断裂模式。     

铝合金/黄铜异种金属电弧熔钎焊

采用Zn-15%Al实芯焊丝开展了铝合金/黄铜TIG熔钎焊搭接试验,并对接头力学性能、显微组织和界面层成分进行了测试分析。测试结果发现,焊态下,接头抗拉强度为164MPa;热处理后,接头抗拉强度为160MPa。分析结果表明,热处理后焊缝中的枝晶组织长大,部分柱状晶从界面层脱落进入焊缝,恶化了接头性能。界面层中的金属间化合物主要由CuZn5相组成,以柱状晶向焊缝生长。     

核反应堆蒸汽发生器压力边界焊接接头的显微组织及硬度

根据核反应堆蒸汽发生器压力边界水室分隔板与定位板之间的结构特点,采用不对称X形坡口形式对Inconel600合金进行对接焊,研究了焊接接头的显微组织与硬度。结果表明:与母材相比,焊接接头热影响区的晶粒变大,熔合区组织过渡良好;焊缝边缘为垂直于熔合线向焊缝中心生长的柱状晶,焊缝中心为柱状晶和等轴晶的混合组织;在正面焊缝和反面焊缝之间的重熔区形成了较多的等轴晶;焊缝区物相组成与母材的相似,均由基体γ相、γ′间隙相及碳化物组成;焊缝重熔区的硬度最高,热影响区的硬度最低。     

薄板06Cr19Ni10不锈钢焊接接头组织与性能的研究

通过对微束等离子弧焊和冷金属过渡焊(CMT)的1.5 mm厚06Cr19Ni10奥氏体不锈钢薄板焊接接头的组织与性能的对比,发现微束等离子弧焊接头抗拉强度及疲劳强度均略低于冷金属过渡焊,两种焊接方法下接头弯曲性能均良好,焊缝区硬度均低于母材且CMT焊缝区硬度值略高于微束等离子弧焊,焊缝组织均为奥氏体+不同形态的δ铁素体组织,组织呈柱状晶。     

大厚度TC4钛合金铸件钨极惰性气体保护焊的最优工艺确定及其接头力学性能

选用连续施焊、焊层冷至室温后再焊接下一层、焊道冷至室温后再焊接下一道3种层间温度控制方案和730,600℃2种焊后退火温度,通过显微组织、拉伸性能和疲劳性能确定了大厚度TC4钛合金铸造板钨极惰性气体保护焊(GTAW)的最优工艺,并研究了最优工艺下焊接接头的力学性能。结果表明：焊层冷至室温后再焊接下一层得到的焊接接头焊缝组织最为细小,疲劳寿命最高,在730℃下退火后的焊接接头拉伸性能更好,故确定为最优工艺;最优工艺下,GTAW接头的焊缝硬度略高于母材,属于高匹配接头,在拉伸和疲劳过程中接头均在母材处发生断裂,但焊缝的抗疲劳开裂能力低于母材。     

VM12耐热钢焊接接头力学性能和微观组织的研究

采用热丝TIG的方法制备VM12材料焊接接头,对焊态、焊后退火态以及时效热处理态接头的力学性能和金相组织展开研究。焊后观察到焊缝为马氏体+残余奥氏体组织,且焊缝硬度很高,经退火热处理后焊缝转变为回火马氏体,硬度降至300HV_(10)左右;接头经600℃和650℃时效热处理后,微观组织变化很小,材料高温稳定性较好。     

VM12与奥氏体异种钢焊接接头组织和力学性能研究

采用热丝TIG焊分别对VM12/S30432和VM12/HR3C进行焊接工艺试验。对异种钢焊接接头进行拉伸、弯曲和硬度试验,并利用光学显微镜分析了焊接接头的微观组织。结果表明:两种异种钢焊接接头的延展性能良好,焊接接头力学性能和硬度值均在理想范围内。两类焊接接头焊缝及母材组织均为正常组织,热影响区及母材未出现δ铁素体等高温组织,焊缝与母材间界面清晰。焊接接头焊缝组织致密,呈典型的树枝晶结构,且枝干的位向较为一致,近似柱状晶生长形态。     

S904L超级奥氏体不锈钢管钨极氩弧焊接头的力学性能与耐腐蚀性能

对尺寸?60mm×3mm的S904L超级奥氏体不锈钢管进行单面焊双面成形的钨极氩弧焊,对接头的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能进行研究。结果表明:接头焊缝表面未出现气孔、焊瘤、凹陷、咬边等缺陷,内部未出现裂纹、未熔合、未焊透等缺陷,焊缝成形性能良好;焊缝组织为柱状晶+等轴晶,热影响区与母材组织为奥氏体;接头的抗拉强度不低于525 MPa,且接头在热影响区断裂,断裂性质为韧性断裂;弯曲180°后,面弯试样和背弯试样表面均无裂纹,满足标准要求;热影响区的显微硬度最高,焊缝的次之,母材的最低;焊缝与母材的晶间腐蚀敏感性均较小,且焊缝在硫酸中的耐腐蚀性能仅略低于母材的。     

不等厚DP1180/DP590双相钢激光拼焊接头的显微组织与力学性能

对1.2mm厚DP1180双相钢板和1.5mm厚DP590双相钢板进行激光拼焊,研究了接头的显微组织和力学性能。结果表明:接头焊缝表面基本无飞溅现象,成形质量良好;焊缝区由粗大柱状晶组成,为板条状马氏体和铁素体的双相组织;热影响区可分为临界区、细晶区和粗晶区,其组织均由马氏体和铁素体组成,DP1180钢侧的热影响区比DP590钢侧的宽;接头焊缝区的显微硬度最高,平均值达369HV;接头拉伸时均在母材DP590钢中断裂,其抗拉强度与DP590钢的相同,伸长率为14.7%,约为DP590钢的一半。     

机械振动对激光焊接接头组织的影响

振动焊接工艺能有效细化接头组织晶粒,降低残余应力,提高焊接质量。为了研究振动焊接工艺在激光焊接方面的应用,选用316不锈钢作为试验材料,利用机械振动辅助激光焊接的工艺方法,通过改变机械振动参数和焊接速度,利用光学显微镜和扫描电镜观察焊后接头组织,对比分析不同振动频率和焊接速度下接头的微观组织形貌。结果表明,机械振动可以细化焊后组织中形成的柱状晶,使柱状枝晶破碎且向不同方向生长,晶轴间与焊缝中心处的等轴晶增加。提高焊接速度后,振动的加入能够细化焊缝区出现的粗大柱状晶。同时,振动可以减少焊后在奥氏体基体晶界处形成的网状高温铁素体和点状碳化物,使其趋于弥散。试验还对焊接接头进行显微硬度测试,发现振动焊接下得到的焊缝区接头组织硬度较高,且较高共振频率下硬度增加明显。     

TA2氩弧焊焊接接头组织和硬度测试

钛及钛合金具有较好的韧性和焊接性及耐腐蚀性能,在航空工业、化学工业等方面有着重要用途.采用钨极氩弧焊方法(TIG)制备焊接试样,分析母材区、热影响区和焊缝区的显微组织、力学性能.得出如下结论:TA2接头母材区的晶粒为α等轴晶粒;过热区的晶粒粗大;熔合区两边晶粒差别非常明显,焊缝区晶粒主要为马氏体组织与魏氏体组织;焊缝硬度整体呈M形,焊缝区的硬度最低,热影响区的硬度最高;冷却过慢时,高温时间停留过长,晶粒会变粗大,也会降低材料塑性;焊缝区内杂质元素比母材低,在过热区产生较多的Fe-C化合物,杂质元素在焊缝区的元素分布相对比较均匀.     

厚板窄间隙埋弧焊焊缝阶梯形断口形成机理研究

为提高2.25Cr-1Mo-0.25V耐热钢埋弧焊接头的韧性,采用冲击试验和三点弯曲试验找到接头韧性的薄弱环节,并通过进一步的微观分析,试图揭示接头韧性的弱化机理。冲击试验显示,焊缝的韧性低于母材和热影响区,因此利用三点弯曲试验,对裂纹在焊缝中的扩展过程进行更深入的研究。在三点弯曲试验时观察到焊缝中出现阶梯形断口。通过扫描电镜观察到断口表面呈现出韧窝和准解理共存的混合形貌。金相观察发现,阶梯形断口出现在焊缝的柱晶区,其方向与柱晶生长方向平行或垂直。利用苦味酸腐蚀试样,观察到阶梯形断口与结晶方向平行的部分是沿原奥氏体晶界开裂,电子背散射衍射(Electron backscattered diffraction, EBSD)试验结果也证明了这一点,而垂直于结晶方向的部分是沿层状线开裂。因此,原奥氏体晶界和层状线是焊缝中需要特别关注的部位。通过调整焊丝成分和工艺参数,减少了焊缝中的层状线,焊缝韧性明显提高。     

低合金高强钢焊接构件在高温锅炉水中的应力腐蚀开裂行为研究

分析了某公司的2#乙二醇R-120环氧乙烷反应器中C-11环焊缝开裂原因。对开裂C-11环焊缝开展了化学成分、金相观察、硬度测试、断口微观观察、EDS能谱分析等试验研究。试验发现：壳程、管板母材和焊缝金属化学成分分别满足SA543 Type B CL.1,SA508 Gr.4N CL.1和MGS 80的要求;从内壁管板侧热影响区起裂的主裂纹穿晶扩展,裂纹尖端沿晶扩展并有分叉,具有应力腐蚀裂纹特征;内壁附近焊缝两侧热影响区局部有马氏体组织;管板侧热影响区硬度最高为466.3 HV10;断口观察发现裂纹在内壁产生,是多源裂纹,沿壁厚向外壁扩展15 mm,断口上有冰糖状等轴晶和柱状晶;裂纹断口探测到P和Na元素。该反应器开裂原因是由于焊接导致在管板与壳程焊接区域存在较高的残余应力,在高温锅炉水介质中,发生了应力腐蚀开裂,由内壁向外扩展,最终导致泄漏。     

热处理对TC11/LF6异种金属摩擦焊质量的影响

对TC11/LF6钛铝异种金属进行了连续驱动摩擦焊接工艺及其焊后热处理工艺的研究,观察了热处理前后焊接接头焊合区微观组织并测定了试样力学性能。研究结果表明：未经热处理的焊接接头晶粒较为粗大,有明显的晶间化合物产生,接头显微硬度较高;经280℃退火1h后,焊接接头晶粒均匀细化,焊接界面产生较薄的不连续扩散层;热处理后接头晶粒明显细化,抗弯强度提高10.7%,显微硬度下降38%。通过组织和力学性能综合分析,得到最优化的TC11/LF6连续驱动摩擦焊接工艺参数。     

Al-Cu合金片对钢/铝异种金属激光-MIG复合焊接头组织和性能的影响

采用PLC系统控制的激光-MIG复合焊接工艺对Q890钢/6063铝合金进行异种金属焊接,研究了钢侧坡口表面添加Al-Cu合金片对接头显微组织、硬度和拉伸性能的影响。结果表明:激光-MIG复合焊接接头具有典型的熔钎焊特征;未添加Al-Cu合金片的接头界面层由舌状相Fe2Al5和粗大针状相Fe4Al13组成,厚度约18μm,添加Al-Cu合金片后由舌状相(Fe,Cu)2Al5和细小絮状相(Fe,Cu)4Al13组成,厚度约为9μm,焊缝区与热影响区的组织与未添加Al-Cu合金片时的相似;添加Al-Cu合金片的接头界面层硬度比未添加Al-Cu合金片的低约59HV;添加Al-Cu合金片的焊接接头的抗拉强度比未添加Al-Cu合金片的提高了109.8%,未添加和添加Al-Cu合金片的焊接接头均在界面层断裂。     

静轴肩FSW铝合金6061-T4板的T形接头组织特征及动静载特性研究

利用自主开发的静止轴肩焊接工具及工装,在不同的焊接参数下均获得到了外观成形良好、无焊接缺陷的T形接头,并对接头内部成形、显微组织、硬度、静载强度和疲劳性能及疲劳失效机制进行了研究。研究结果表明铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊T性接头内部质量良好,无缺陷,接头表面存在表面超细晶区,且焊核区内部由于流动状态不同导致组织及硬度存在一定差异,T形接头底板及筋板硬度较母材有不同程度的降低,底板和筋板拉伸试验均断裂于接头热影响区,在优化的参数下底板和筋板方向的接头系数均高于0.7,在2×10⁶疲劳寿命下的特征疲劳强度可达101.0 MPa,远高于IIW建议的设计准则。焊接速度对接头疲劳性能及疲劳失效机制影响较大,疲劳裂纹萌生于T形接头底板和筋板过渡处,低焊速时断裂机制为穿晶断裂,高焊速时由于晶界稳定性差,断口呈现穿晶断裂和晶间断裂的混合形貌。完成了铝合金T形接头的无缺陷焊接及组织性能研究,为铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊T形接头在新型轻量化航天器密封舱结构中的应用提供了技术支撑。     

Statistical analysis to predict grain size and hardness of the weld nugget of friction-stir-welded AA6061-T6 aluminium alloy joints

AA6061 aluminum alloy has gathered wide acceptance in the fabrication of light weight structures requiring high strength-to-weight ratio and good corrosion resistance. Friction-stir welding (FSW) process is an emerging solid state joining process in which the material that is being welded does not melt and recast. This process uses a non-consumable tool to generate frictional heat in the abutting surfaces. The FSW process and tool parameters play a major role in deciding the joint strength. Joint strength is influenced by grain size and hardness of the weld nugget region. Hence, in this investigation an attempt was made to develop empirical relationships to predict grain size and hardness of weld nugget of friction-stir-welded AA6061 aluminium alloy joints. The empirical relationships are developed by response surface methodology incorporating FSW tool and process parameters. A linear regression relationship was also established between grain size and hardness of the weld nugget of FSW joints.     

An investigation on SA 213-Tube to SA 387-Tube plate using friction welding process

Friction welding of tube to tube plate using an external tool (FWTPET) is a relatively newer solid state welding process used for joining tube to tube plate of either similar or dissimilar materials with enhanced mechanical and metallurgical properties. In the present study, FWTPET has been used to weld SA 213 (Grade T12) tube with SA 387 (Grade 22) tube plate. The welded samples are found to have satisfactory joint strength and the Energy dispersive X-ray analysis (EDX), X-ray diffraction (XRD) study showed that inter metallic compound is absent in the weld zone. The different weld joints have been identified and the phase composition is found using EDX and XRD. Microstructures have been analyzed using optical and Scanning electron microscopy (SEM). The mechanical properties such as hardness, compressive shear strength and peel test for different weld conditions are studied and the hardness survey revealed that there is increase in hardness at the weld interface due to grain refinement. The corrosion behavior for different weld conditions have been analyzed and the weld zone is found to have better corrosion resistance due to the influence of the grain refinement after FWTPET welding process. Hence, the present investigation is carried out to study the behavior of friction welded dissimilar joints of SA 213 tube and SA 387 tube plate joints and the results are presented. The present study confirms that a high quality tube to tube plate joint can be achieved using FWTPET process at 1120 rpm.     

不锈钢复合板焊接接头晶间腐蚀失效分析

针对不锈钢复合板焊接接头出现晶间腐蚀裂纹问题,采用光学显微镜、扫描电镜、XRD等技术手段对复合板焊接接头的组织、成分以及相组成进行检测和分析,对焊接工艺规范和热处理制度对焊接接头耐蚀性的影响进行探讨。结果表明,接头焊缝区铁素体含量18．3％,晶粒度9．5级,过渡层焊缝铬的含量9．58％,低于耐蚀性要求;接头产生了σ等硬脆相,这些因素都增大晶间腐蚀敏感性;焊接线能量过大,将降低接头的腐蚀性能;复合板整体消应热处理可以取消。