铂基合金与GH3128合金电子束焊接接头组织与性能研究

采用电子束焊接技术对铂基合金与GH3128进行焊接。利用工业CT、扫描电子显微镜、显微硬度仪和材料万能试验机,研究了铂基合金与GH3128焊接接头显微组织、力学性能及断口形貌。结果表明:铂基合金与GH3128具有良好的焊接性能,焊接接头的质量良好,无缺陷,成分均一,焊缝区显微硬度在360~380之间,焊缝强度为499 MPa,断裂方式为韧性断裂,断裂位置位于铂基合金一侧。     

焊后热处理对Ti180电子束焊接头组织与性能的影响

对7 mm厚Ti180双相钛合金电子束焊接接头采用不同焊后热处工艺(550～700℃，8 h)，研究热处理温度对接头的显微组织和力学性能的影响。结果表明：热处理后Ti180电子束焊接头焊缝区和热影响区的残余β相上生成纳米级针状α相和球状亚微米级颗粒Ti₅Sn₃。随着热处理温度的升高，次生针状α’相逐渐减少，纳米级针状α相逐渐粗化，球状亚微米级颗粒逐渐回溶，使得接头的焊缝区和热影响区的显微硬度逐渐减小。此外，接头的常温抗拉强度和伸长率逐渐下降，而高温抗拉强度和伸长率整体上呈现随热处理温度先下降后上升的变化趋势。在热处理参数为550℃、8 h时，Ti180焊接接头具有最优的力学性能。且焊后热处理可以显著减小Ti180焊焊接接头的残余应力，在热处理温度为650℃时，接头的残余应力消除效果最佳。     

焊后热处理对TA2钛板氩弧焊接头显微组织和性能的影响

采用氩弧焊焊接TA2钛板，然后对焊态和焊后热处理后的组织与力学性能进行对比分析。结果表明，TA2钛板氩弧焊接头的焊缝宽度约为6 mm,热影响区宽度约为4 mm;焊缝组织主要由β等轴晶+内部针状α马氏体+少量α′马氏体构成，热影响区组织主要由α板条晶粒构成；焊缝硬度最高为195 HV0.5左右，电阻率比母材高且残余应力最大，横向和纵向残余应力分别达到500 MPa和225 MPa;经550℃焊后热处理后，焊缝晶粒尺寸与焊态基本一致，热影响区晶粒显著变小，焊接接头硬度显著增加，电阻率和残余应力都有所降低；经600℃焊后热处理后，焊接接头晶粒尺寸、显微硬度、电阻率与焊态基本一致，残余应力显著减小；经650℃焊后热处理后，焊接接头晶粒尺寸显著长大，显微硬度和电阻率降低，残余应力显著减小。     

异种高温钛合金电子束焊接接头组织与性能

采用真空电子束焊机对高温钛合金Ti60板材和Ti700sr铸件进行焊接,并对接头显微组织和力学性能进行了研究. 结果表明,高温钛合金Ti60板材和Ti700sr铸件电子束焊接性良好,可以获得优质的接头. 获得的接头中焊缝为细小针状马氏体组织,Ti700sr侧熔合区马氏体内部存在层错和孪晶. Ti700sr侧热影响区相比于母材网篮状的α相长大. Ti60侧熔合区和热影响区均发现富Nd稀土弥散相析出. 焊缝区显微硬度与Ti60和Ti700sr母材相当,基本在360 HV左右.硬度最高点出现在Ti60侧热影响区,硬度最大值达到418 HV.接头室温抗拉强度达到1 100 MPa以上,断裂于Ti60热影响区. 接头600 和650 ℃高温抗拉测试均失效断裂在Ti60母材. 其中接头600 ℃高温拉伸性能均值为695 MPa,650 ℃高温拉伸性能均值为587 MPa.     

35CrMnSi钢电子束焊接头显微组织和力学性能研究

研究了35CrMnSi 钢电子束焊接头的组织和力学性能.试验结果表明:该钢电子束焊焊缝为典型的针状马氏体+残余奥氏体组织,HAZ为中温组织;2种厚度钢板焊接接头各区域的硬度值基本一致,且焊缝硬度高于热影响区的,热影响区的硬度高于母材的.经电子束焊后,2种厚度35CrMnSi钢板接头塑性比母材的塑性低,这与其显微组织有关;35CrMnSi钢电子束焊焊缝的冲击韧度低于母材.     

高铌TiAl/Ti600合金电子束焊接头组织与性能

对高铌TiAl/Ti600合金进行了电子束焊接试验以便对高温钛合金与高铌TiAl合金高质焊接提供理论及试验依据,采用金相显微镜、扫描电子显微镜及X射线衍射仪等设备对焊接试样进行了分析.结果表明,高铌TiAl/Ti600接头极易产生裂纹缺陷.接头焊缝主要形成细针状α₂-Ti₃Al相及α-Ti相,而高铌TiAl侧热影响区呈现板条状及等轴组织形貌,Ti600侧热影响区为针状α'相.接头焊缝区硬度最大,达到586 HV,Ti600侧向高铌TiAl侧过渡过程中硬度逐渐增大,由焊缝到两侧热影响区硬度过渡梯度较大.高铌TiAl/Ti600电子束焊接头室温抗拉强度可达516 MPa,且接头断裂于偏高铌TiAl侧焊缝区,断裂性质为典型的脆性解理断裂,呈现穿晶断裂特征.     

10 mm厚TC11钛合金电子束焊接组织性能和残余应力

利用真空电子束焊机对TC11钛合金进行试验研究。采用光学显微镜及扫描电镜观察并分析接头不同区域的组织特征,并对焊接接头进行了显微硬度和力学性能测试,同时采用盲孔法对试样的残余应力进行测试。结果表明:TC11钛合金电子束焊接头焊缝区的组织特征为典型的柱状晶,晶粒内为交错排列细密的α′相,而热影响区组织为均匀的α′相和原始α+β转相的混合物。显微硬度与组织呈现较好的对应关系,即焊缝及热影响区的显微硬度高于母材。接头的冲击韧性比母材提高了20%,而抗拉强度为母材的98%左右。残余应力为以纵向应力为主的单向拉伸应力状态,横向残余应力数值则较小。     

电子束焊接Ti-60高温钛合金的适用性

通过分析Ti-60高温钛合金电子束对接焊接头的微观组织和力学性能,以及焊后热处理对Ti - 60接头高温拉伸与持久性能的影响,研究了电子束焊接高温钛合金的适用性.采用所选择的电子束焊工艺焊接高温钛合金,焊缝成形好,表面缺陷少.分别进行了Ti -60焊接接头的室温、550℃高温拉伸力学性能检测,并且针对高温钛合金电子束焊接接头中易出现针状α '相的现象,采用双重热处理工艺,改善接头性能.结果表明:电子束焊接高温钛合金,焊接适用性好,焊后双重热处理方法能够有效减少焊缝中针状α'相的存在,使得高温钛合金接头的高温拉伸力学性能与持久性能显著提高.     

镍基合金油管实物性能试样焊接工艺研究

油井管实物性能检测是油井管产品使用的前提.本文针对镍基合金油管实物制备装配工艺进行研究,通过焊接方式将镍基合金油管与密封堵头进行连接,采用双相不锈钢焊条进行打底焊、抗拉强度高的不锈钢焊条进行填充盖面焊,焊后对其接头的显微组织、力学性能及全尺寸实物性能进行试验与分析.结果表明,焊接接头在靠近密封堵头侧为回火索氏体组织及上贝氏体组织,在镍基合金侧为奥氏体组织,焊缝组织为奥氏体和铁素体双相组织及少量碳化物.焊接接头的抗拉强度达到725MPa,断裂发生在镍基合金热影响区.焊缝具有较高的塑性,弯曲试验中焊缝未出现裂纹.焊缝区硬度最高,其次是镍基合金热影响区,镍基合金及密封堵头母材硬度分布均匀,镍基合金基体出现低硬度区,而在密封堵头侧熔合线附近靠近焊缝侧出现低硬度峰值.对采用焊接工艺制备的镍基合金油管进行全尺寸复合载荷实物性能检测试验,结果表明焊缝性能能够满足实物性能检测要求,未出现裂纹、泄漏、断裂等现象.     

焊接电流对Ti2AlNb/TC18焊接界面性能及元素扩散的影响

采用真空电子束焊接对Ti2AlNb和TC18合金进行连接,研究了不同焊接电流时焊接界面的性能及元素扩散情况。结果表明:焊接接头在室温和高温下均获得了较高的抗拉强度。采用同一电流焊接时,TC18侧热影响区的显微硬度值高于该合金基体却低于该侧焊缝区,而Ti2AlNb合金侧热影响区的显微硬度值均高于该侧焊缝区和Ti2AlNb合金基体;在28 mA的焊接电流下,焊接界面的整体显微硬度值均较高,这是因为焊接界面形成了含量较多且尺寸较小的α′马氏体和O相,对界面起到了强化作用。在不同的焊接电流下,合金元素均在焊缝和两侧母材交界处存在较大的浓度梯度,其原因是焊缝金属的快速凝固使得各合金元素没有足够的时间和能量进行充分扩散。     

焊前热处理对440C不锈钢电子束焊接接头组织与性能的影响

研究了焊前退火和调质2种热处理工艺对440C不锈钢电子束焊接接头的组织和力学性能的影响,分析了2种状态下的组织演变规律、接头拉伸力学性能和硬度分布特点. 结果表明:2种热处理状态的板材经过电子束焊接后,焊缝成形良好,焊缝区域均为马氏体和残留奥氏体组织,呈现出非平衡凝固组织,碳及合金元素以固溶形式存在于马氏体及残余奥氏体中,焊缝区域硬度达到398 HV. 焊前经调质热处理后,母材基体由铁素体转变成回火马氏体和残余奥氏体混合组织,同时部分碳化物固溶在基体组织中,使基体组织硬度提高了60％. 与焊前退火态相比,焊前调质热处理板材经电子束焊接后,可使焊接接头抗拉强度提高20％,焊接热影响区硬度提高35％,但接头的塑性变形能力有所下降,断裂均发生在热影响区.     

Incoloy 825镍基高温合金电子束焊工艺及接头组织与力学性能分析

采用电子束焊,对空冷器管箱Incoloy 825镍基高温合金进行对接焊试验. 通过对焊接接头的组织观察,并结合拉伸力学性能以及接头的冲击韧性等试验,分析镍基高温合金电子束焊接头的组织和力学性能. 结果表明, 采用电子束焊焊接镍基高温合金可以得到良好的焊接接头,焊缝区组织由大片等轴晶和少量柱状晶组成;焊缝区没有出现明显的元素烧损现象;焊缝、热影响区硬度达到母材硬度值;焊缝接头抗拉强度达到600 MPa,接近母材抗拉强度,接头断裂形式为韧性断裂;焊缝和热影响区的冲击吸收能量高于母材区,其中焊缝区的冲击吸收能量达到了262 J,冲击断口形貌为韧窝状.     

6N01S-T5铝合金高速激光-MIG复合焊接工艺

针对高速列车侧墙6N01S-T5铝合金熔化焊时存在焊接变形大,接头软化严重等问题,提高激光-MIG复合焊的焊接速度降低热输入,并通过显微硬度、拉伸试验测试,结合金相及扫描电镜下的EDS分析,对比了高、低焊接速度两种工艺下接头力学性能及微观组织的差异;采用三坐标测量仪和X射线残余应力测试仪对试样焊接变形和残余应力进行测试分析.结果表明,当焊接速度达到4.8 m/min时焊缝仍能保证较好的成形;相比于0.6 m/min低速焊接,焊接效率大幅度提高,焊缝金属填充量减少68%,接头软化区宽度减小约60%;试件焊后变形及高应力分布区域变窄;焊缝组织细密,接头平均抗拉强度为207 MPa,达到母材强度的71%.     

异种高温合金电子束焊及热处理残余应力分布特征

对10 mm厚的GH907和GH141平板试件进行电子束焊接,采用盲孔法测试未进行焊后热处理和进行焊后固溶和时效热处理状态下的焊接试件的残余应力分布情况。结果表明:焊接试件的焊缝区及两侧热影响区呈现较大的横向应力和纵向应力,焊缝区为应力峰值区,GH907侧热影响区的残余应力高于GH141侧残余应力;固溶和时效热处理工艺可以大幅度降低焊接试件的焊缝区和热影响区的残余应力值,并且使残余应力分布更均匀化,而GH907侧热影响区残余应力下降幅度明显大于GH141侧的热影响区的残余应力的下降幅度;在焊接角变形约5°的条件下,焊缝区厚度方向上的残余应力分布为:焊缝正面和背面为拉应力,而厚度的中部区域为压应力。     

TC4钛合金电子束焊接头性能研究

对比分析了TC4电子束焊接头的金相组织、强度、塑性及硬度指标,并检测了焊缝表面及内部质量。结果表明,TC4电子束焊熔深达23～25 mm,焊缝呈钟罩形,接头成形良好,焊缝区产生大量马氏体组织;电子束焊焊缝区和HAZ区硬度高于母材的,消应力热处理后接头硬度提高;电子束焊接头强度高于母材的,塑性低于母材的,消应力热处理后焊接接头强度升高,母材的强度降低,塑性变化不大。     

金属的焊接性

5A90铝锂合金激光填丝焊焊缝金属组织特征分析,中国低活马氏体钢熔化焊接头硬度与微观组织,TiAl／Ti60电子束焊接接头组织及性能,镀锌薄板TIG拼焊的焊缝组织及成形性能,AZ31B镁合金氩弧焊接头性能分析……     

金属的焊接性

5A90铝锂合金激光填丝焊焊缝金属组织特征分析,中国低活马氏体钢熔化焊接头硬度与微观组织,TiAl／Ti60电子束焊接接头组织及性能,镀锌薄板TIG拼焊的焊缝组织及成形性能,AZ31B镁合金氩弧焊接头性能分析……     

激光冲击处理对焊接接头力学性能的影响（Ⅱ）

上文对GH3 0、1Cr18Ni9Ti焊缝进行了激光冲击处理 ,试验发现激光冲击处理提高GH3 0焊接接头强度 12 % ,但对疲劳寿命影响不明显 ;冲击提高 1Cr18Ni9Ti焊接接头强度仅为 5 % ,但提高疲劳寿命 3 0 0 %以上。为作进一步分析 ,本文测试了两种金属焊缝在有无激光冲击处理条件下的表面显微硬度分布和残余应力状态 ,并对GH3 0试件疲劳断口进行扫描电镜分析。经分析发现 ,激光冲击处理能明显提高GH3 0焊缝表层的显微硬度 ,也可以提高抗拉强度并获得较高的表面残余压应力 ,因此强化区域能抑制疲劳裂纹的萌生和扩展 ,降低裂纹扩展速率 ;但由于焊缝较宽 ,激光冲击光斑未能完全覆盖焊缝及热影响区 ,部分未冲击区域影响了疲劳寿命的提高。 1Cr18Ni9Ti在等离子焊接过程中产生相变马氏体 ,减弱了激光冲击处理产生形变马氏体对提高显微硬度的作用 ,因此对抗拉强度影响不大 ,但激光冲击处理可以使焊缝表面获得较高的表面残余压应力 ,因此能明显提高疲劳寿命。     

钛／镍扩散焊接的研究

探讨了影响钛/镍扩散焊性能的因素及脆性相形成机理,研究了Ti/Ni扩散焊的焊接温度、时间以及压力与其焊着率的关系.用光学显微镜观察扩散层的显微组织,用HV1000型显微硬度计测定焊接接头的硬度分布.结果表明,在850℃/20rain、19.6～27.6MPa时,焊着率为100%.钛/镍扩散焊接可以形成牢固连接,但如果工艺参数选择不当.Ti、Ni之间形成较厚的金属间化合物层,对焊接性能有较大影响.     

Inconel 718镍基合金与304不锈钢电子束焊接

对Inconel 718镍基合金与304不锈钢进行了电子束焊接试验,分析了接头显微组织及力学性能. 结果表明,焊缝区中部由枝晶及细小的等轴晶组成,在近镍侧及近钢的熔合线,都由向焊缝中心方向生长的树枝晶组成. 各特征区域显微硬度值各不相同,焊缝区高于镍基合金侧,高于不锈钢侧. 当焊接束流为8 mA,焊接速度为700 mm/min时,接头的抗拉强度最高为722 MPa. 拉伸试样断裂发生于焊缝区内部,呈典型的延性断裂,断口可观察到明显等轴状韧窝.