7075-T6高强铝合金CMT焊接头微观组织和力学性能研究

使用ER5356焊丝,对2.7 mm厚的7075-T6高强铝合金进行了CMT焊接试验,通过光学显微镜、扫描电镜和能谱仪对接头的显微组织及断口形貌进行了分析。结果表明,焊缝成型美观,明显焊透,无气孔等缺陷。焊缝区组织主要是α固溶体和T相(Al Zn Mg Cu)组成,热影响区存在GP区。焊缝区的硬度最低,约为70~80 HV0.1,从焊缝边缘到母材,显微硬度逐渐增加,距离焊缝边缘5 mm处存在软化区。焊接接头拉伸断裂于熔合区,为韧性断裂,接头的抗拉强度为354 MPa,约为母材的61%。     

ULCB钢电子束穿透焊组织与性能

为了进一步探索ULCB钢的焊接性能,采用真空电子束穿透焊不同束流强度对14 mm钢板对接接头进行了焊接,通过焊缝形貌比较,束流强度为100 mA时,接头焊缝成形最好,选取该接头做了拉伸、硬度、冲击试验及金相组织分析.结果表明,拉伸试样的断裂区域在母材区,抗拉强度为761 MPa、屈服强度为669 MPa,硬度范围在270~330 HV;冲击试样的断裂区域在热影响区,焊缝区平均冲击功为288 J,热影响区平均冲击功为273 J;接头显微组织中,焊缝区和热影响区产生了α'马氏体相,使焊缝区和热影响区产生相变强化,导致焊接接头的强度和硬度均高于母材.     

800H合金焊接性能研究

采用TIG焊接了800H合金,利用OM和SEM对焊接接头的微观组织进行表征,通过EDS分析了第二相的成分,用XRD对焊缝和母材进行物相分析,使用万能试验机和硬度试验机测试了焊接接头的力学性能,并观察了拉伸断口的形貌.结果表明:采用焊接电流65～70 A、焊接速度100～120 mm/min、氩气流量8～10 L/min的工艺条件,有效避免了焊接热裂纹的出现,焊缝组织为奥氏体和少量第二相(主要为Fe、Cr的碳化物和TiN);焊接接头的平均抗拉强度高达520 MPa、伸长率为32％,拉伸断裂为韧性断裂;焊缝和热影响区的硬度较低,平均值分别为154.2和161.7 HV,母材硬度平均为184 HV.     

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。     

AZ31B镁合金CMT焊接接头组织与力学性能

对厚度3 mm的挤压态AZ31B镁合金板材进行CMT对焊,焊接工艺参数为:直径1.6 mm WE-33M焊丝、送丝速度6 m/min、焊接电流76 A、焊接速度0.8 m/min、焊缝间隙1.5 mm,焊接过程稳定、无飞溅,焊缝成形良好。在此焊接工艺下对焊接接头的微观组织、显微硬度、力学性能和拉伸断口形貌进行了观察。结果表明,焊缝组织晶粒细小,焊缝区的显微硬度最高,平均约为86 HV,热影响区硬度约为62 HV,母材区的显微硬度约为65 HV。焊接接头最大抗拉强度为248.8 MPa,伸长率7.16%,分别为母材的96.7%和98.6%。断裂位置位于母材区,属于韧性断裂。     

激光-MIG复合焊接2A12铝合金工艺和接头性能

对8 mm厚2A12铝合金板进行CO_2激光-MIG(metal inter gas)复合焊接,讨论了焊接电压和焊接速度对焊缝几何参数的影响,并研究接头显微组织和力学性能.结果表明:熔深和母材熔化面积决定于焊接速度.随着焊接电压的降低,焊缝熔宽、堆高面积、焊缝固液趾角逐渐减小,而成形系数逐渐增加.接头显微组织由α(Al)基体及α(Al)+Al_2Cu+Mg_2Si三相共晶组成;接头抗拉强度为281 MPa,为母材抗拉强度的69%;接头拉伸断口呈韧脆混合断裂,而母材断口呈微孔聚集型延性断裂.     

ZL109铝硅合金CO_2激光焊接头组织与性能

采用CO2激光器在无填充金属的条件下对ZL109铝硅合金进行焊接,研究了焊接接头的微观组织与力学性能.结果表明,焊缝组织由胞状枝晶和树枝晶组成,焊缝物相主要是α-Al,Si和Mg2Si.焊缝显微硬度高于热影响区和母材,当焊接速度为3.0m/min,其平均值为125HV0.05.热输入对接头力学性能有显著的影响,随着热输入的增大,接头抗拉强度和断后伸长率均先增加后降低,当热输入为44J/mm时,接头抗拉强度和断后伸长率值最高(121.2MPa,4.3%),断裂发生在热影响区,断口表面具有脆性断裂特征.     

基于Incoloy800H钨极氩弧焊接头组织及其性能分析

在2 mm厚800H合金钨极氩弧焊试验的基础上,研究焊接接头的微观组织和析出相成分,并分析焊接接头的力学性能和抗晶间腐蚀性能,观察拉伸断口和晶间腐蚀试样的形貌。结果表明:焊缝组织为柱状晶和等轴晶,热影响区晶粒明显长大,焊接接头中有少量的TiN和富Cr相(Fe,Cr)_(23)C_6析出相存在;母材、热影响区和焊缝的HV硬度分别为1730、1526和1590 MPa;室温抗拉强度和延伸率分别为565.0 MPa、31.8%,均超过ASME标准关于800H合金规定值(450.0 MPa和30.0%),拉伸断裂为韧性断裂;焊接接头高温(650℃)抗拉强度和延伸率分别为394.5 MPa、15.5%,其断口是混合型断口;较接头组织,母材腐蚀更为严重,表面晶界开裂并伴有少量且尺寸较小的腐蚀坑,基体中TiN缺陷处易引起点蚀。     

Ni_3Al基高温合金JG4356焊接性能和工艺研究

采用真空电子束焊焊接金属间化合物Ni_3Al基高温合金JG4356,利用OM和SEM观察焊接接头的微观组织,利用EDS分析相成分,使用万能力学试验机和显微硬度仪测试焊接接头的力学性能,并观察拉伸断口的形貌。JG4356合金电子束自熔焊中,焊缝熔深和熔宽与电流成正比关系,增大加速电压和降低焊接速率有利于增大焊缝深宽,但过小的焊接速率或低电压小电流焊接会造成焊缝熔宽大于熔深。采用焊接电流10.8 m A、加速电压50 kV、焊接速度760 mm/min的工艺条件对2 mm板材进行无坡口对接焊,可以获得表面形貌良好,室温抗拉强度高于母材的焊接接头。焊接接头平均抗拉强度高达761 MPa、伸长率3.9%,断裂模式为准解理断裂;焊缝和热影响区硬度较高,平均值分别为395.8 HV和342.3 HV;母材为333.6 HV。     

焊接工艺对Ti_2AlNb合金焊接接头组织和性能的影响

采用光学显微镜、拉伸试验机、扫描电镜及显微硬度计研究了激光焊、氩弧焊及电子束焊3种焊接工艺对Ti_2Al Nb合金焊接接头组织和性能的影响。结果表明,激光焊试样焊缝组织为O相和B2相的双相组织,氩弧焊试样焊缝主要由α_2相、B2相和较少的O相构成,电子束焊试样热影响区主要由B2相和O相组成,焊缝主要由O相组成;Ti_2Al Nb合金经激光焊后可获得最优的室温拉伸性能和最高室温显微硬度,其抗拉强度为1003 MPa,规定塑性延伸强度为912 MPa,伸长率为5.5%,室温显微硬度平均值为475 HV0.2;经电子束焊后可获得最优的高温拉伸性能,其抗拉强度为240 MPa,规定塑性延伸强度为177 MPa,伸长率为13.5%。     

厚板铜镍合金电子束焊的接头组织与力学性能

采用真空电子束焊接实现了船用厚板铜镍合金的优质可靠连接,焊后对接头组织、显微硬度、拉伸性能和冲击性能进行了测试研究。研究结果表明,焊缝为粗大的枝晶组织,热影响区为晶粒大小不等的孪晶组织,靠近焊缝处晶粒有异常长大;接头显微硬度最高值为HV0.2122,出现在热影响区;焊接接头最大抗拉强度达到342 MPa,与母材等强,拉伸试样均在母材断裂,拉伸断口分布大小不一的韧窝,呈明显的韧性断裂特性;焊缝最高冲击吸收功达到160 J,高于母材的,热影响区最低冲击吸收功121 J,略低于母材的。     

AZ31B镁合金TIG焊接接头组织与性能

通过拉伸、弯曲和硬度等试验以及金相显微组织分析,研究4 mm AZ31B镁合金焊接接头组织和性能。试验结果表明:4 mm拉伸试件断裂位置位于热影响区;抗拉强度满足要求;所有弯曲试件的面弯和背弯均未出现断裂,弯曲性能良好;TIG焊焊缝区晶粒相对细小,组织为α-Mg固溶体,晶界弥散分布着黑色β-Mg17Al12沉淀相,热影响区组织晶粒较母材有所长大;母材硬度高于热影响区和焊缝,接头热影响区有软化现象;从4 mm AZ31B镁合金TIG焊对接接头(去掉余高)脉动拉伸疲劳试件宏观形貌可以看出,断裂位置为热影响区。     

不同焊丝对7075铝合金双脉冲MIG焊缝组织与性能的影响

用ER5556和ER5356焊丝对AA7075-T651铝合金板材双脉冲MIG焊缝组织与性能进行研究。结果表明:两种焊丝接头焊缝区均为铸态枝晶组织,与ER5556相比ER5356焊丝焊接接头热影响区的晶界有更多第二相析出;ER5556焊丝焊接接头最低硬度为90.6 HV,接头抗拉强度为342.5 MPa,伸长率为8.5%;ER5356焊丝焊接接头最低硬度为80.8 HV,接头抗拉强度为292.5 MPa,伸长率为3.5%;ER5556焊丝接头拉伸断口上有明显的撕裂棱。     

共晶高硅型铝合金焊丝CHM-Al4047的研制

采用连铸连轧+机械刮削光亮化工艺制备共晶高硅型铝合金焊丝CHM-Al4047,选择6061-T6铝合金板材作为试验母材进行焊接试验,并分析焊接接头致密性、力学性能及各微区金相组织。结果表明,焊件射线检测为Ⅰ级,接头抗拉强度均值201 MPa,接头系数0.69,弯曲性能优良;焊缝组织为针状共晶硅+细颗粒共晶硅+α(Al),热影响区Mg_2Si相聚集长大形成稳定团簇状β相,导致接头热影响区软化,拉伸试样断裂于热影响区。     

铝硅镀层钢激光填丝焊接接头组织和性能

对铝硅镀层热成形钢进行激光填丝焊接试验,研究填充焊丝对焊接接头显微组织、力学性能及拉伸失效机制的影响. 结果表明,在激光自熔焊条件下,焊缝中平均Al元素含量为1.90%(质量分数),显微组织为马氏体和粗大的δ铁素体,焊接接头抗拉强度和断后伸长率分别为1 340 MPa和1.80%,因δ铁素体与马氏体之间存在显著的硬度差(142 HV),拉伸时裂纹源于δ铁素体和马氏体之间的相界面. 在激光填丝焊条件下,焊缝平均Al元素含量降低至0.96%,由于填充焊丝对铝的稀释作用使得焊缝为全马氏体组织,焊接接头抗拉强度和断后伸长率分别提升至1 510 MPa和4.4%. 因填充焊丝同时对焊缝中的碳也有稀释作用,焊缝中马氏体硬度(491 HV)低于母材中马氏体(523 HV),拉伸时裂纹于马氏体内部萌生并扩展,最终断裂于焊缝.     

不同焊丝对喷射成形7055铝合金焊缝组织与力学性能的影响

对用喷射成形工艺制备的7055铝合金采用不同焊丝进行MIG焊焊接试验,对焊接接头组织和力学性能进行了研究。试验结果表明:ER4043焊丝焊接接头硬度为200 HV,接头抗拉强度为145 MPa,伸长率为2.23%;焊接接头主要以等轴晶为主,焊缝区为等轴晶和树枝状晶,熔合区和热影响区主要为等轴晶组织,断口为解理断裂。ER5356焊丝焊接接头硬度为90 HV,接头抗拉强度为190 MPa,伸长率为2.92%;焊接接头主要以柱状晶为主,焊缝区、熔合区主要为柱状晶组织,热影响区为粗大的等轴晶,断口为疲劳断裂形式。     

焊接速度对铝铜复合板搅拌摩擦焊接接头的影响

采用搅拌摩擦焊接(friction stir welded,FSW)对铝铜层状复合板进行了焊接,研究了焊接速度对焊接接头组织与性能的影响。结果表明,铝铜复合板搅拌摩擦焊接接头在焊缝区域内铝铜金属呈层状分布,随焊接速度增大,焊核区铝与铜晶粒尺寸逐渐减小。在焊接速度为95 mm/min时,铜层接头平均显微硬度达到88 HV0.2,为铜母材的71.96%。在焊接速度为47.5 mm/min时,铝层接头平均硬度可达到35 HV0.2,高于铝母材显微硬度,并且焊接接头的抗拉强度为115.22 MPa。随着焊接速度的增大,抗拉强度和伸长率降低,拉伸试样断口微观形貌以解理断裂为主。     

变形镁合金TIG焊接头组织和力学性能研究

采用TIG焊、使用与母材同质的焊丝对4.6mm厚的AZ31B变形镁合金进行焊接,利用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计、电子拉伸试验机等手段对焊接接头的显微组织、元素分布、断口形貌、接头硬度和强度等进行了分析.结果表明:焊缝区为细小的等轴晶,组织为α-Mg固溶体和网状分布的B-Mg17Al12金属间化合物;接头硬度分布不均匀,焊缝区最高,热影响区最低;焊缝区Mg元素烧损,Al含量较高;接头抗拉强度达到220MPa,是母材的93%,断裂发生在热影响区,断口形貌为韧-脆混合断裂.     

焊速对铝铜复合板搅拌摩擦焊接接头的影响

采用搅拌摩擦焊接（friction stir welded, FSW）对铝铜层状复合板进行了焊接,研究了焊接速度对焊接接头组织与性能的影响。结果表明,铝铜复合板搅拌摩擦焊接接头在焊缝区域内铝铜金属呈层状分布,随焊接速度增大,焊核区铝与铜晶粒尺寸逐渐减小。在焊接速度为95 mm/min时,铜层接头平均显微硬度达到88 HV0.2,为铜母材的71.96%。在焊接速度为47.5 mm/min时,铝层接头平均硬度可达到35 HV0.2,高于铝母材显微硬度,并且焊接接头的抗拉强度为115.22 MPa。随着焊接速度的增大,抗拉强度和伸长率降低,拉伸试样断口微观形貌以解理断裂为主。     

TC4厚壁管全位置PAW工艺及接头性能分析

介绍了一种适合TC4钛合金厚壁管的等离子弧焊接新工艺,通过对工艺参数分区控制和优化匹配,实现了钛合金管道全位置优质焊接.采用光学显微镜、扫描电镜以及显微维氏硬度仪分别对特征位置焊接接头的显微组织、断口形貌以及显微硬度进行表征.结果表明,特征位置接头焊缝区及热影响区显微组织均主要由网篮状α'相、针状α相以及粗大β相组成;接头拉伸性能良好,拉伸试样均断裂于母材处;冲击试样的断裂形式为韧性断裂;焊缝区及热影响区硬化区的硬度值高于母材.