3003铝合金激光焊接组织和力学性能

为了探索3003铝合金在动力电池外壳等领域的应用,采用激光摆动方式对1.5 mm厚3003铝合金薄板开展了焊接工艺试验,并对焊接接头的微观组织和力学性能进行了分析。结果表明,在表面聚焦条件下,当焊接速度40 mm/s,激光功率1 350 W,脉冲频率5 000 Hz,摆动频率100 Hz,摆动直径0.3 mm时,能够获得成形良好的焊接接头。焊接接头熔合线处和焊缝中心区存在细晶区,熔合线向焊缝中心过渡区域由柱状晶组成,接头整体微观组织得到细化。焊接接头各区硬度均高于母材,抗拉强度约为母材的91%,断后伸长率约为母材的65%,接头断裂形式为韧性与准解理混合型断裂。     

7A52铝合金光纤激光焊接头组织性能分析

采用光纤激光对4 mm厚7A52铝合金板进行对接焊,研究其在光纤激光作用下焊接接头的组织性能特征。结果表明:7A52铝合金光纤激光焊接头热影响区出现不完全再结晶,但轧制带状依旧清晰可见,从熔合线到焊缝中心依次为细晶区、柱状晶,焊缝中心为等轴晶;与母材相比,焊缝中Zn,Mg元素存在不同程度的烧损,强化相元素的损失也是导致焊缝显微硬度降低的原因;焊接接头抗拉强度达到母材抗拉强度的74.1%,断裂于焊缝处,断口微观下呈韧窝形貌。     

718镍基合金激光焊接接头微观组织研究

对718镍基合金的激光焊接接头微观组织进行了研究。结果表明:焊接接头的焊缝组织呈"钉头"状,结晶方向由熔合线指向焊缝中心,焊缝中心组织主要是等轴晶,焊缝熔合区出现了大量黑色沉淀相,是Nb在晶界的析出物和碳化物,热影响区也存在部分黑色沉淀相。在热影响区有大量的不连续裂纹,在钉头中间缩颈部位的裂纹最为明显。裂纹的出现与树枝晶间析出较多的Nb低熔点共晶相有关。焊缝区的显微硬度明显低于母材,在熔合线附近出现了软化区。     

超薄Inconel 625激光焊接接头组织与性能

采用YAG脉冲激光对0.2 mm厚Inconel 625薄板进行对接焊试验,研究了焊接电流、脉宽、焊接速度对焊缝宏观形貌、组织及性能的影响。结果表明,以氩气为保护气,采用YAG脉冲激光焊,在焊接电流65 A、脉宽3.0 ms、焊接速度150 mm/min时,可以获得较好质量焊缝。焊接接头显微组织由焊缝中心区的等轴晶和熔合线附近的柱状晶组成,热影响区晶粒基本没有变化。焊接接头抗拉强度可达母材的96.4%,拉伸断裂于熔合线附近,微观断口特征显示断口处分布有较多而相对较浅的等轴韧窝并伴有少量的撕裂带。焊缝区显微硬度相比母材区略有提高。     

锌基合金激光焊焊接接头组织和性能的研究

通过金相显微镜、扫描电镜和能谱分析仪等分析手段,研究了锌基合金激光焊焊接接头的组织和性能。结果表明:锌基合金焊接接头熔合线明显,熔合区及热影响区很窄,组织比较均匀;焊缝中心位置的蒸发凹坑较明显。焊缝中心主要由等轴晶组成,焊缝中心与熔合线的中间区域主要由树枝状晶组成。熔合区及热影响区组织发生明显的重结晶,为细小的等轴晶,没有半熔化区晶粒组织及过热粗晶区组织出现。焊接接头的焊缝硬度最高,各区域的硬度分布为:焊缝热影响区、熔合区母材。     

激光焊接异种钢组织及显微硬度分析

采用激光摆动焊接方法焊接异种钢,利用JMATPro软件计算了母材3Cr13,VG10的平衡相图,通过XRD,SEM,EPMA等技术分别对焊缝、熔合区、热影响区的相组成和显微组织进行了分析,测定了焊接接头的显微硬度分布. 试验结果表明,焊缝主要为α相和碳化物M₇C₃;从熔合线到焊缝中心,组织由平面晶逐渐变为胞状晶、胞状树枝晶、树枝状晶、柱状晶、等轴晶. 焊缝组织存在显微偏析,其中C,Cr元素在晶界富集,Fe元素在晶内富集,同时在晶界处有条棒状的M₇C₃析出. 熔合线附近的母材处有C迁移现象,其中3Cr13侧母材处有类针状马氏体组织产生,VG10侧熔合区存在非对流混合区,在该位置有块状、岛状组织嵌入母材,且在该组织上有片层状的碳化物生成. 熔合线两侧的母材硬度值最大,焊缝区硬度变化较小,热影响区硬度随着远离焊缝中心距离的增加而逐渐减少.     

GH3539合金激光焊接接头组织及性能的研究

高温熔盐反应堆（MSR）利用熔融盐作为传热介质,其结构材料需要面对高温、熔盐腐蚀和中子辐照等极端环境,因此对于结构材料的性能要求极为严苛。GH3539合金作为新一代候选结构材料,在极端环境下具有显著的高温机械性能,为推动该合金的焊接应用,采用激光焊接技术对GH3539合金进行焊接,研究了合金激光焊接接头的显微组织、凝固模式及接头力学性能响应。结果表明：GH3539合金激光焊接接头具有较大的深宽比,焊接接头分为母材区、热影响区和熔合区三部分。母材区为奥氏体组织,基体中存在大量的富W碳化物以及少量的富Ti析出相。焊接接头未发现明显的焊接热影响区。熔合区中靠近熔合线的组织类型为平面晶组织,平面晶组织迅速转变为垂直于熔合线方向生长的柱状晶,且具有明显的方向性,柱状晶前沿在焊缝中线处接触,导致部分组织在焊缝中线处不规则,同时在焊缝中心处发现部分等轴晶。力学性能结果显示,熔合区硬度均值为273 HV,硬度值明显高于焊接接头的其他部分,接头中未见明显软化区域。在高温800℃时,焊接拉伸试样断裂发生在母材区域,断裂模式为明显的晶间断裂,屈服强度和最大抗拉强度分别为212.6 MPa和295.2 MPa...     

铝锂合金1420交流CMT焊接工艺及接头性能研究

采用交流CMT焊接方法对1420铝锂合金薄板进行了焊接试验,使用光学显微镜观察了焊接接头不同部位的显微组织,测试了接头横截面不同位置沿水平方向的显微硬度,并通过拉伸试验测定了焊接接头的力学性能。结果表明,焊缝成形良好,表面有少量气孔;焊缝区组织较母材粗大,熔合线附近出现了细晶区,未出现热裂纹;焊缝区域的显微硬度均低于母材,接头有软化现象;接头的抗拉强度和屈服强度均比母材低,熔合线附近是焊接接头的薄弱区域。     

7075铝合金激光-MIG复合焊接接头组织及性能的分析

对激光-MIG复合焊7075铝合金焊接接头的显微组织和显微硬度进行了研究。结果表明,焊缝为树枝晶组织,熔合区为柱状组织,热影响区及母材仍保持了轧制组织形态,并且发现焊缝内存在枝晶偏析,在熔合区和热影响区出现过烧现象,存在大量白色析出相。焊缝区内主要强化元素Zn的含量低于母材。透射电镜进一步观察发现,焊接接头各部分均有大量的沉淀强化相,焊缝和热影响区中的位错密度低于母材。显微硬度测试结果显示,焊缝区和热影响区的硬度低于母材。硬度降低的原因同显微组织、第二相颗粒、合金元素含量、位错密度及晶粒粗化有直接的关系。     

A286不锈钢薄板激光焊接工艺性研究

采用激光焊对0.635 mm厚的A286不锈钢薄板进行填丝焊接,分析测试了焊接接头的微观组织、显微硬度、力学性能以及断口形貌。结果表明,焊缝区组织为柱状晶奥氏体基体上分布着少量枝晶间的δ铁素体,热影响区发生了回复和再结晶,晶粒有一定程度的长大;母材和焊缝之间没有平直明显的熔合线;热影响区和焊缝区的平均显微硬度高于母材区的;在常温和高温拉伸过程中,焊接接头均在母材处断裂,并且断裂形式为典型的韧性断裂,焊缝满足强度要求。     

长期热暴露对304H耐热钢焊接接头组织和硬度的影响

使用Inconel 625合金焊丝对超(超)临界电站锅炉高温部件用304H奥氏体耐热钢进行焊接,对焊态焊接接头在650℃下进行5000 h的热暴露,研究了焊接接头组织和硬度随热暴露时间的演化规律。结果表明:焊后焊缝中Mo、Ti、Nb元素在枝晶间偏析,熔合线处未发生外延式生长,焊缝金属和热影响区(HAZ)的主要合金元素含量在熔合线处的浓度梯度明显。热影响区晶粒发生长大;经过3000 h热暴露后热影响区硬度达到母材的水平;随着热暴露时间的延长,母材和焊接接头均发生硬化,焊接接头微观组织无明显变化,组织稳定性较好。     

Microstructure and Properties of Electron Beam Welded Tantalum-to-Stainless Steel Joints

研究了钽与不锈钢电子束焊接接头组织、缺陷特征及力学性能。电子束热源作用位置影响到接头成形,偏不锈钢0.2mm进行焊接接头成形较好。焊缝为细小枝晶组织,Fe元素含量较高,形成的ε相(Fe2Ta)和μ相(FeTa或Fe7Ta6)为弥散分布。在钽侧熔合线处ε相和μ相为层状分布,在焊接应力作用下易形成微裂纹缺陷。接头焊缝区普遍硬度较高,而钽侧熔合线处变形协调能力较差,存在裂纹源,导致接头拉伸时在该处断裂。接头抗拉强度不高,仅为255MPa。     

激光填丝焊接铝锂合金T型接头的组织和力学性能

以铝锂合金2A97(底板)/2099(筋板)T型接头为研究对象,采用ER5356铝镁焊丝进行激光填丝焊接,分析了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:接头的平均抗拉强度为425 MPa,达到2A97-T3母材抗拉强度的93%。T型接头首先在焊趾起裂,然后沿熔合线扩展,最终断在底板,呈穿晶断裂的特征。焊缝区硬度值在70~90 HV之间,比母材硬度低。焊缝区域晶粒形态主要有细等轴晶、柱状晶和等轴晶,其中细等轴晶主要在在熔合区靠近焊缝侧形成;焊缝中心等轴晶区的第二相粒子分别在晶间和晶内出现,并伴随明显的铜偏析现象。     

镍基合金/不锈钢钨极惰性气体钎焊接头的特性

选用CuSi3焊丝对镍基合金／不锈钢进行钨极惰性气体（TIG）钎焊实验,运用OM、SEM和EDS分析接头微观组织,通过拉伸实验和硬度实验评定接头的力学性能。结果表明：TIG钎焊接头具有熔焊和钎焊的双重性质,不锈钢母材局部熔化,生成Fe基熔合区;在接头搭接区及镍基合金母材与焊缝金属之间存在界面反应层,反应层可分为熔化未混合区、Ni基树枝晶和晶间Cu基区;焊缝区为Cu基体上分布着颗粒状Fe基固溶体;CuSi3接头剪切强度达到195MPa,接头断裂于焊缝与不锈钢界面处,断口为微孔聚合机制引起的塑性断裂：在界面处硬度值发生突变,Ni基树枝晶硬度值达到HV433.3,不锈钢熔合区中的Fe基体硬度值达到HV453．4,近界面处焊缝区Cu基体硬度值为HV150。     

TC4钛合金激光-MIG复合焊接头组织性能

采用激光-MIG复合焊接方法实现了3 mm厚TC4钛合金的焊接,并研究了焊接接头的组织特征、硬度分布、拉伸性能和耐蚀性能。研究结果表明：激光-MIG复合焊接可以实现TC4钛合金的高质量焊接,焊缝成形良好,无明显缺陷;焊缝中心为粗大的β相柱状晶,晶内为细小的针状α′马氏体;热影响区主要为等轴状的α相+β相+α′马氏体,随着远离熔合线,晶粒越来越细且α′马氏体含量越少;焊缝区硬度最高、热影响区硬度次之,母材区硬度最低,且热影响区粗晶区硬度高于细晶区硬度;焊接接头平均抗拉强度为1 069 MPa,平均断后伸长率为5.3%,试样均断裂在靠近热影响区的母材区域,断口呈现塑性断裂特征,同时焊接接头的耐蚀性能略高于母材。     

船用5083铝合金变极性等离子焊接头组织和性能

采用变极性等离子焊接工艺实现了5mm厚船用5系铝合金立向上位置焊接,并分析了接头的组织和力学性能。力学试验显示：接头抗拉强度达到295MPa,延伸率达到10%,断裂位置在熔合线附近;焊缝区和热影响区的显微硬度均低于母材,且焊缝中心处最低。接头金相观察发现熔合线附近的焊缝为粗大的等轴晶组织,但焊缝区大部分为胞状树枝晶组织,从两侧呈对称生长并在焊缝中心处相遇,热影响区为再结晶组织。利用电子探针分析了拉伸断裂位置附近成分,发现该区域Mg含量偏低且分布不均匀,固溶强化效果下降,组织和成分的不均匀导致该区域成为接头的薄弱环节。     

YAG脉冲激光焊接AZ61镁合金薄板对接接头的组织与性能

采用YAG脉冲激光焊方法对AZ61镁合金薄板进行焊接．利用光学显微镜、x射线能谱分析仪等手段分析焊接接头的宏观形貌、显微组织和化学成分,并对焊接接头的显微硬度和拉伸强度进行了测试．结果表明,焊缝正面有轻微塌陷,反面成形良好．焊缝表面圆滑、连续、鱼鳞纹细密均匀,接头成形良好．母材为粗大的等轴晶,焊缝区的晶粒比母材细小．焊缝区的显微硬度比母材区域明显提高,焊接接头的抗拉强度与母材相当,约为250MPa,焊接接头具有良好的力学性能;焊缝表面由于Mg元素的大量蒸发使铝的含量升高,而焊缝表面zn元素含量很低．     

大厚度TC4钛合金超窄间隙激光填丝焊接头组织性能研究

采用激光填丝焊接方法进行96 mm厚TC4钛合金板超窄间隙焊接,并对焊接接头进行了组织和性能分析。研究发现:焊缝整体呈钉形,没有出现气孔、裂纹及侧壁未熔合等焊接缺陷;焊缝区域主要由大量细长针状α’马氏体相互交织构成;焊接接头上中下3部分热影响区宽度、焊缝区域中α’马氏体板条宽度和位错密度呈递减趋势;焊接接头下部焊缝区域的α’马氏体晶界取向差在55°~65°的大角度晶界分布较中部和上部焊缝区域组织中略少一些;上中下3部分焊接接头中的焊缝区域显微硬度均明显高于热影响区和母材;沿壁厚方向焊接接头的抗拉强度与母材相当,焊接接头断裂位置均位于硬度值较高的焊缝处;最大局部应变出现在焊接接头下部中靠近母材的焊缝区域,局部应变值达到26.3%,而最小的局部应变值出现在焊接接头上部靠近母材的焊缝区,局部应变值约为14.5%。     

SPA-H钢与304不锈钢异种钢焊接接头组织及性能研究

采用钨极氩弧焊对SPA-H钢与304不锈钢进行异种钢焊接,分析测试了不同焊接电流下焊接接头的显微组织、显微硬度和拉伸性能,研究了焊接电流对焊接接头组织及性能的影响。结果表明,随着焊接电流的增加,焊缝组织从定向生长的胞状晶和树枝晶到细化的胞状晶和树枝晶,再到粗大的等轴晶变化;SPA-H母材与焊缝之间存在明显的熔合线,而且随着焊接电流增加,熔合线由窄变宽;焊接接头中的硬度峰值都出现在焊缝区,电流为70 A时焊接接头焊缝和304侧热影响区的硬度值最高,但SPA-H侧热影响区的显微硬度显著低于焊缝区的显微硬度;电流为70 A的试样接头抗拉强度均高于60、80 A的焊接接头,60 A的试样接头抗拉强度和伸长率最低;三种焊接电流下的焊接接头抗拉强度均远高于母材,焊缝满足强度要求。     

压力管道焊接接头裂纹原因分析

某Q345R钢管线在焊接接头熔合线附近的内外表面出现了较多的裂纹,通过原材料复检、熔敷金属力学性能检测、退火和未退火存在裂纹的焊接接头及返修后的焊接接头进行金相和硬度测试,对受热面管焊缝断裂失效的原因进行了分析。结果表明:裂纹在熔合线附近焊缝中出现,为穿晶裂纹。接头成形越差,裂纹越深。退火后的裂纹处由于存在脱碳的情况出现纯铁素体状态。为防止裂纹出现,应将接头余高打磨光滑平整,对浅裂纹可进行补焊并探伤,控制多层多道焊焊缝宽深比为1.3～2.0。