镀锌量对低合金钢/5052铝合金感应静压焊接头微观组织与力学性能的影响

运用感应静压焊接技术制备了三种不同镀锌量低合金钢与铝合金的搭接接头，研究不同镀锌量对感应静压焊接头界面连接状态、微观组织形貌以及力学性能的影响规律。结果表明，三种不同镀锌量搭接接头连接界面较平直，连接质量良好。接头中间界面区由靠近钢侧的Fe₂Al₅和靠近铝侧的FeAl₃组成。对比三种不同镀锌量接头微观组织发现，Zn元素能改善钢铝界面初始润湿机制，强化低合金钢与铝合金之间的连接效果，提高搭接接头力学性能。当使用镀锌量为140 g/m²的低合金钢板进行焊接时，在焊趾位置发现了明显的富锌区缺陷，导致接头剪切性能急剧下降。低合金钢板与铝合金的搭接接头的剪切性能随着镀锌量的增加呈现出先提高后降低的趋势，挑选厚度适中的镀锌层对提高接头力学性能具有重要意义。     

AZ31/7005异种材料填丝GTAW接头组织分析

为获得良好的镁铝异种金属焊接接头,采用钨极氩弧焊填加镁铝合金焊丝ER5183、ER5356的方法进行焊接,利用金相显微镜、扫描电镜对两种焊接接头的微观组织对比分析,利用电子探针、能谱仪研究接头的元素分布,利用显微硬度计对两种焊接接头的显微硬度对比分析。结果表明,采用ER5183、ER5356镁铝合金焊丝,接头未形成连续片状金属间化合物层,能够形成良好的焊接接头;采用ER5183焊丝获得焊缝比采用ER5356组织更为致密,脆硬的Mg-Al金属间化合物少;两种焊接接头镁侧熔合区主要组织为α-Mg固溶体+γ-Al12Mg17的共晶组织和晶界析出相γ-Al12Mg17组织;镁侧焊缝区主要为α-Mg固溶体+γ-Al12Mg17的固溶体组织。焊接接头以Mg、Al元素为主,在镁侧熔合区,Mg、Al质量分数保持稳定,镁侧焊缝区,Mg质量分数逐渐降低,Al质量分数逐渐升高,到铝侧焊缝区达到稳定值。适当控制焊丝中Mg的质量分数,使金属间化合物弥散分布,能够改善AZ31镁合金和7005铝合金的焊接性。     

5056铝合金/镀锌钢预置涂粉激光熔钎焊组织及性能研究

针对铝/钢焊接的技术难点,采用预置金属粉末的方法,对5056铝合金与ST04Z镀锌钢板进行CO2激光搭接熔钎焊,分析熔钎焊接头成形、接头连接界面的显微组织及其力学性能。结果表明,选择合适的焊接参数,涂粉后能够实现铝合金与镀锌钢的优质连接;熔钎焊接头没有明显的针状Al-Fe金属间化合物向熔化区析出,且过渡层最大厚度小于10μm,在熔化区边缘和熔化区与铝合金结合处熔钎焊根部出现两个富Zn区,Si、Zn、Mn、Mg等元素与Fe和Al或直接形成化合物,或形成固溶物,抑制了Al与Fe直接接触形成脆硬的金属间化合物;接头拉伸试样断裂形式有母材热影响区断裂和焊缝处断裂两种,焊缝处断裂面在铝熔化区一侧,接头平均机械抗力达190 N/mm,约为母材的85.2%。采用此方法可减小铝/钢熔钎接界面过渡层厚度,获得力学性能良好的熔钎焊接头。     

Domex700MC低合金高强钢药芯焊丝CO2气体保护焊焊接接头的组织与性能

用药芯焊丝CO2气体保护焊焊接Domex700MC低合金高强钢,用光学显微镜、硬度计和冲击试验机等对焊接接头的显微组织和力学性能进行了分析。结果表明：焊缝金属晶粒细小且分布均匀,有较多针状铁素体,但熔合区组织比较粗大,使熔合区附近塑性降低,为焊接接头的薄弱部位;焊缝金属显微硬度较高,为315HV,而在热影响区为225HV,出现软化现象;焊接接头力学性能优良,具有较高的抗拉强度（630．94MPa）和冲击功（135．34J）。     

电弧辅助铝/镀锌钢涂粉激光熔钎焊界面特性与性能

采用钨极惰性气体保护(Tungsten inert gas,TIG)焊辅助激光熔钎焊方法,实现了5A06铝合金/镀锌钢异种金属涂粉的对接熔钎焊连接,观察分析对接接头焊缝成形、界面微观结构,并测试接头的力学性能。结果表明:选择合适的焊接参数,采用电弧辅助激光熔钎焊方法能够得到良好的铝/镀锌钢对接接头,辅助电弧使得铝合金母材的熔化量显著增多,提高了液态金属在钢背面的润湿铺展,促进了铝/镀锌钢对接接头底部的界面反应。钎焊界面上反应形成不均匀分布金属间化合物层,厚度为3~12μm,其厚度随着焊接电流的增加而增大。通过能谱(Energy dispersive spectrometer,EDS)和X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析表明,一种为向镀锌钢基体内生长的呈锯齿状的Fe2Al5,另一种为向焊缝侧生长的呈絮状的Fe4Al13。随着焊接电流的增大,熔钎焊接头的抗拉强度先增大后减小,接头的抗拉强度最高可达163 MPa。接头的底部和焊缝/镀锌钢对接面的下部为连接的薄弱环节,容易成为断裂的源头。与单一激光熔钎焊相比,采用此方法可增加液态金属对母材的润湿铺展能力,获得力学性能良好的熔钎焊对接接头。     

铝合金与镁合金直流双脉冲MIG焊接头组织与性能研究

以ER4043焊丝为填充金属,对5 mm厚的7020铝合金和AZ31B镁合金的直流双脉冲MIG焊接头进行组织成分和力学性能分析。结果表明,在合适的焊接参数下,焊缝近镁侧熔合区存在柱状晶和200μm左右的铝镁金属间化合物层,其主要成分为β(Al3Mg2)和γ(Al12Mg17)。拉伸试样断裂发生在近镁侧熔合区,呈现脆性断裂的特征,焊缝显微硬度值波动较大,在近镁侧熔合线处达到最大值,铝镁金属间化合物层的存在严重降低了接头力学性能,平均拉伸强度只有16.4 MPa。     

T92/TP347H异种钢焊接接头的组织结构和力学性能

采用ERNiCr-3和ERNiCrMo-3两种镍基焊丝,GTAW法实现T92/TP347H异种钢管焊接。研究了接头的显微组织结构、熔合区(线)两侧的成分分布和接头的力学性能,以及焊后热处理对接头组织结构及力学性能影响等。结果表明:T92/TP347H异种钢接头T92侧热影响区(HAZ)主要由过热区、粗晶区及细晶区构成;TP347H侧HAZ没有明显晶粒长大的现象,但晶界、晶内有碳化物析出。两种焊丝焊接的T92/TP347H异种钢接头拉伸断裂面位于TP347H侧母材,焊缝强度较高;ERNiCrMo-3焊接接头的强度高于ERNiCr-3焊接接头,但塑、韧性不如后者。750℃,30 min焊后热处理,有助于降低T92侧HAZ硬度,改善接头的综合力学性能。     

不同焊丝MAG焊接新型超高强度钢接头的显微组织及性能

分别采用镍-铬-钼系和镍-钼系焊丝,在相同热输入条件下对一种新型超高强度钢进行了熔化极活性气体保护电弧焊(MAG焊),对比研究了两种接头的显微组织及力学性能;通过斜Y型坡口焊接裂纹试验评定了两种焊丝焊接接头的抗裂倾向。结果表明:镍-铬-钼系焊丝焊接接头焊缝组织主要为粗大的板条马氏体和少量贝氏体,镍-钼系焊丝焊接接头焊缝组织为细小的针状铁素体及少量的块状先共析铁素体;两种焊丝MAG焊都可以实现此钢的高强度连接,且镍-钼系焊丝焊接接头的韧性明显优于镍-铬-钼系焊丝焊接的,但焊接接头都在回火区出现了软化现象;镍-钼系焊丝焊接接头的抗开裂性能优于镍-铬-钼系焊丝的,两种焊丝斜Y型坡口焊接试样的冷裂纹断裂模式均以沿晶断裂为主,穿晶断裂为辅。     

添加不同合金粉末激光熔钎焊铝/钢异种金属接头的组织与性能

预涂分别富含硅、镁、锰、硼、锌元素的五种合金粉后,对不等厚5A06铝合金板和ST04Z镀锌钢板进行了激光熔钎对接焊,研究了焊接接头的显微组织、拉伸性能和耐腐蚀性能。结果表明:接头界面处形成了金属间化合物层,近镀锌钢侧形成的金属间化合物主要为Fe_2Al_5,近铝合金侧形成的主要为FeAl_3,预涂富含硼的合金粉得到的金属间化合物层最厚;接头均在焊缝处发生以韧性断裂为主,脆性断裂为辅的混合断裂,预涂富含硅的合金粉得到的接头的抗拉强度最大;预涂富含锰的合金粉焊接后,接头的耐腐蚀性能最好,预涂富含镁、硅、锌的合金粉焊接后,耐腐蚀性能依次降低,腐蚀易发生在金属间化合物层与铝合金界面处。     

铝-钢异种金属CMT焊接接头应力场的数值模拟

利用ABAQUS有限元软件对铝-钢异种金属冷金属过渡(CMT)焊接过程中焊接接头应力分布进行了数值模拟,分析了应力分布的变化规律,并进行了试验验证。结果表明:不同焊接时间下,焊接接头在钢板和铝合金板侧的von Mises应力分布不对称,其中铝合金板侧承受的应力较钢板侧的小;在焊接过程中,近焊缝处的纵向应力由压应力转变为拉应力,横向应力在焊初始阶段为拉应力,随后变为压应力,再转变为拉应力;在铝合金板侧和钢板侧热影响区的纵向残余拉应力最大,分别为125,208 MPa,位于铝合金板侧和钢板侧的横向残余压应力峰值几乎相同,约为80 MPa;残余应力分布模拟结果与试验结果的拟合优度为0.75,证明了模拟结果的准确性。     

异种钢水下摩擦柱/锥塞焊接头组织及性能*

应用X65、Q235C、Q345C和316L塞棒与X65母材塞孔配合对异种钢水下摩擦柱/锥塞焊过程进行试验研究,探讨塞焊缝区微观组织、显微硬度及力学性能变化规律。试验表明：在转速7 000 r/min、塞棒消耗量14 mm、焊接压力分别为30~50 kN和20~40 kN范围内,用X65和Q345C塞棒可获得无缺陷异种钢水下摩擦柱/锥塞焊接头。异种钢塞焊缝组织均与原始组织有明显差异,塞焊缝区域主要为贝氏体或马氏体或其混合组织特征;X65和Q345C塞棒均形成有效扩散冶金连接,结合界面处具有带状细小铁素体组织特征;316L塞棒与X65塞孔很难形成无缺陷摩擦柱/锥塞焊接头。异种钢塞焊缝区硬度普遍高于其母材,这种高匹配摩擦柱/锥塞焊缝接头有利于抗拉强度的提高,但塞焊缝附近的高硬化倾向将降低异种钢塞焊接头的塑性。研究结果为开发基于等静压摩擦柱/锥塞焊接技术的海底管线修复技术提供重要试验依据。     

不锈钢薄板光纤激光焊接的组织与性能

采用GSI的JK-200FL型连续光纤激光器实现了 0.2mm厚304不锈钢片的对接焊.在氩气保护下,优化后工艺参数为激光功率90W,光斑直径0.2mm.焊接速度1200mm/min,获得成形良好,无缺陷的焊缝.采用金相显微镜可见焊缝组织由边缘细小的柱状晶和中心部位细小的等轴晶组成.经硬度测试和弯折测试,表明焊缝处的硬...     

电极形状对铝-钢点焊接头组织及力学性能的影响*

研究6061-T6铝合金-SUS301L不锈钢异种金属电阻点焊接头的微观组织特点及电极形状的影响规律。结果表明,铝-钢点焊接头具有熔-钎焊特征,铝合金熔核由α-Al胞状晶、胞状树枝晶和树枝晶组成,铝/钢界面层具有双层结构,靠近铝熔核侧主要为细针状Fe₄Al₁₃,靠近不锈钢侧主要为Fe₂Al₅金属间化合物,接头主要为界面断裂模式,铝/钢界面是点焊接头最薄弱的区域。电极形状对铝合金-不锈钢点焊接头具有明显的影响。获得的优化电极形状为：不锈钢侧为圆形平面电极,电极端面直径为10 mm;铝合金侧为球面电极,球面半径为35 mm。在优化电极条件下,铝合金-不锈钢点焊接头的熔核直径、拉剪力及压痕率分别为7.5 mm、4.7 kN和13.5%。与采用F型电极相比,其熔核直径和拉剪力分别提高53.1%和56.7%,压痕率降低47.3%。因此,采用优化电极更有利于改善铝合金-不锈钢电阻点焊接头的力学性能及表面质量。     

两级加载下ST12点焊接头的疲劳累积损伤

近几十年来,关于点焊问题,国内外学者从焊接性、影响因素到拉伸疲劳特性等方面展开了大量试验及理论研究,进行了一些关于强度问题的理论研究分析。本文以承受拉剪作用的ST12点焊接头作为研究对象,通过两级加载试验,分析了载荷顺序、平均应力和过载效应等因素对电焊接头寿命的影响。     

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。     

Refill Friction Stir Spot Welding Al Alloy to Copper via Pure Metallurgical Joining Mechanism

The current investigation of refill friction stir spot welding(refill FSSW) Al alloy to copper primarily involved plunging the tool into bottom copper sheet to achieve both metallurgical and mechanical interfacial bonding. Compared to conventional FSSW and pinless FSSW, weld strength can be significantly improved by using this method. Nevertheless, tool wear is a critical issue during refill FSSW. In this study, defect-free Al/copper dissimilar welds were successfully fabricated using refill FSSW by only plunging the tool into top Al alloy sheet. Overall, two types of continuous and ultra-thin intermetallic compounds(IMCs) layers were identified at the whole Al/copper interface. Also, strong evidence of melting and resolidification was observed in the localized region. The peak temperature obtained at the center of Al/copper interface was 591℃, and the heating rate reached up to 916 ℃/s during the sleeve penetration phase. A softened weld region was produced via refill FSSW process, the hardness profile exhibited a W-shaped appearance along middle thickness of top Al alloy. The weld lap shear load was insensitive to the welding condition, whose scatter was rather small. The fracture path exclusively propagated along the IMCs layer of Cu_9Al_4 under the external lap shear loadings, both CuAl_2 and Cu_9Al_4 were detected on the fractured surface on the copper side. This research indicated that acceptable weld strength can be achieved via pure metallurgical joining mechanism, which has significant potential for the industrial applications.     

铝合金点焊过程的铜铝合金化研究

观测了LF2铝合金电阻点焊初期至达到电极寿命时焊点表面及Cr—Zr—Cu电极端面宏观形貌的连续变化过程。采用扫描电子显微镜(SEM)，对机加工状态及抛光处理的电极在点焊铝合金后进行了电极端面背散射分析，对机加工状态的电极在点焊铝合金后又进行了电极端面横向及纵向线扫描分析。采用X射线衍射仪，对沿电极轴向的3个不同电极端面进行了X射线衍射物相分析。结果表明，点焊初期，焊点表面即出现局部熔化及电极端面出现明显凹凸不平，电极端面的形貌及其尺寸发生变化，焊点表面成形质量恶化，电极端面加工状态对电极端面铜铝合金化影响不大，点焊过程电极端面存在较多铝，发生了铜铝合金化反应，合金化产物主要是铜铝金属间化合物(CuAl2)。     

14NiCrMo10 6V与Q345E钢过渡匹配焊接接头的组织与力学性能

采用E551T1-Ni2药芯焊丝对Q345E钢与14NiCrMo10 6V钢进行焊接,并通过室温拉伸、弯曲、冲击、硬度试验以及金相分析等对焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用此焊丝可以获得拉伸、弯曲和冲击性能均良好的焊接接头,焊缝硬度在200～250HV之间;焊缝处晶界组织为先共析铁素体、少量无碳贝氏体(从晶界伸向晶内),晶内为针状铁素体与珠光体,个别部位有粒状贝氏体;Q345E钢侧热影响区与焊缝过渡区的组织为沿晶界析出的块状先共析铁素体和向晶内生长的条状铁素体以及少量的珠光体和贝氏体;14NiCrMo10 6V钢侧热影响区与焊缝过渡区的组织为板条状马氏体。     

不同强韧性组配的16Mn钢焊接接头的断裂性能和裂行为

对16Mn钢不同组配焊接接头的断裂性能和断裂行为进行了试验研究。认为在高应力塑性断裂和高应力脆性断裂状态下,16Mn钢接头的断裂强度为焊缝强度和接头各部分塑性变形能力所决定,提高焊缝强度以及提高焊缝和母材的塑性均有利于提高接头的抗断裂能力;在低应力脆性断裂状态下,接头的抗断裂性能是可以根据焊缝的低温冲击韧度进行评价的。焊接接头各部分塑性变形能力及其相互关系对焊接接头的断裂行为具有不可忽视的影响,是评价接头断裂性能的重要依据。     

The effect of welding parameters on fracture toughness of resistance spot-welded galvanized DP600 automotive steel sheets

The aim of this study was to evaluate the fracture toughness of resistance spot welded (RSW) lap joints of galvanized DP600 steels. RSW lap joints galvanized DP600 steel sheets were performed on spot welded in a pneumatic, phase-shift-controlled, and 0–9?kA effective weld current capable AC spot welding machine. Defect-free RSW lap joints were produced on galvanized DP600 steel sheets. Fracture toughness of RSW lap joints were calculated from the results of shearing tensile tests: the dependence of fracture toughness to welding current, welding time, and hardness of welding zone for galvanized DP600 steel sheets. According to the experimental data, the fracture toughness increases as welding current and welding time increase up to a certain value, then the fracture toughness starts to decrease. Also, it was seen that the fracture toughness varies with the hardness of the welding zone. This variation is related to welding current.