AZ31B镁合金薄板的钨极氩弧焊组织与性能研究

探讨了2 mm厚的AZ31B镁合金钨极交流氩弧焊焊接的工艺特点, 利用金相显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸试验机、扫描电子显微镜等手段对焊接接头显微组织、焊缝相组成、接头力学性能、断口形貌特征等进行了分析。结果表明: 焊接电流为50 A时,外观成型良好, 焊缝质量高, 内部几乎无气孔和裂纹等缺陷, 焊接接头的抗拉强度达到210 MPa, 约为母材强度的87%, 断裂发生在焊缝区, 表现为韧-脆混合断裂。 焊缝区组织呈细小的等轴晶, 主要存在α-Mg和Mg₁₇Al₁₂两种相, 热影响区组织较粗大。硬度测试结果显示, 焊缝区域的硬度高于母材。     

LZ91超轻双相镁锂合金激光搭接焊接接头的显微组织与力学性能

采用激光焊接技术对厚度为4 mm的LZ91镁锂合金板材进行搭接焊接,重点研究了激光功率的变化对接头组织与力学性能的影响。结果表明,在激光输出功率为2.3 kW,焊接速度为1 m/min,氩气流量为25 L/min,离焦量为 + 2 mm的工艺参数下,可以得到焊缝表面成形良好,横截面没有明显缺陷的高质量搭接接头,但在上下板搭接界面处发现了微气孔缺陷。焊缝中心组织为等轴晶。熔合线附近为柱状晶。接头的硬度(61.4 HV)比母材(52.1 HV)提高了17.9 %,焊缝区显微硬度最高,母材次之,热影响区最低。拉剪测试结果显示,搭接焊接接头的抗拉伸剪切力为2409.5 N,抗拉剪切强度达到了120.3 MPa。搭接接头断裂发生在上下板之间的搭接连接处。     

Zn-Cu-Ti合金搅拌摩擦焊与激光焊接头组织与性能对比研究

通过金相显微镜、扫描电镜和显微硬度测试等分析手段,研究了Zn-Cu-Ti合金搅拌摩擦焊接头与激光焊接头的组织和性能。结果表明,Zn-Cu-Ti合金搅拌摩擦焊接头主要分为母材区、热机影响区、焊核区,其显微组织分别为纤维组织、拉伸弯曲变形组织、细小的晶粒;接头各区域硬度分布为:母材区>热机影响区>焊核区;接头的抗拉强度153.8 MPa,延伸率为6.7%,发生偏向脆断的准解理断裂。激光焊接头主要分为母材区、熔合区、焊缝区,焊缝区中心位置上下表面有凹坑,其内部有多条排列规则且形状近似抛物线的熔合线,并存在较明显的夹杂;接头各区域硬度分布为:母材区<熔合区<焊缝区;接头的抗拉强度为110.3 MPa,延伸率仅为4.7%,发生脆性断裂。     

工艺参数对螺旋钻杆焊接接头组织性能的影响

采用全自动焊接工艺对螺旋钻杆翼片进行焊接试验,通过对焊接接头的宏观结构和微观组织研究以及显微硬度测试,研究焊接电流、焊接电压、焊接速度3项工艺参数对螺旋钻杆焊接接头组织和力学性能的影响。结果显示,焊接电流与焊缝熔深、余高呈正相关;焊接电压与焊缝熔深、余高均呈负相关,与焊缝熔宽呈正相关;焊接速度与焊缝熔深、熔宽、余高均呈负相关;焊接电流、电压增大使焊缝区的粒状贝氏体转变为条状贝氏体,且伴有马氏体产生;焊接电流和电压的增大使热影响区的粗晶区增宽,并有淬硬倾向,导致硬度上升,焊接速度的减小致使焊缝区变宽,高硬度范围变广。基于螺旋钻杆结构设计要求,得到最优焊接工艺参数,即焊接电流160 A,焊接电压24 V,焊接速度1 cm/s。     

激光沉积修复不锈钢管道组织性能及断裂机理分析

选取316L不锈钢粉末以激光沉积方式对含预制裂纹的316L不锈钢核电管道进行不同工艺参数的沉积修复,通过光学显微镜观测修复区宏观形貌和显微组织,通过显微硬度计、拉伸试验机测定修复试样力学性能,利用疲劳试验机测试不同扫描速度下修复试样疲劳寿命,并用扫描电镜观察断口形貌特征。结果表明,修复区由熔合区和熔覆区组成,熔覆区由胞状晶、柱状晶、树枝晶组成,熔合区呈现网状晶体结构。显微硬度分布呈现熔合区>熔覆区>热影响区>基材。在一定范围内,随着激光功率的增加、扫描速度和送粉速率的减少,晶粒尺寸逐渐增大,修复区显微硬度呈下降趋势,热影响区硬度呈上升趋势。当激光功率为1 300 W、扫描速度9 mm/s、送粉速率0.5 g/min,试样伸长率为61.61%,在400 MPa应力水平下,循环次数为67 225次。由于良好的宏观形貌、修复区细化的晶体、程度较小的加工硬化,试样表现出良好的塑性和抗疲劳性能,力学性能最优。     

焊接速度对6082Al/T2Cu异种材料搅拌摩擦焊接头成形及性能的影响

为研究焊接速度对3 mm厚6082Al/T2Cu异种材料搅拌摩擦焊接头成形及性能的影响。对焊接试样进行了不同焊接速度工艺参数的搅拌摩擦焊接实验,并对焊接接头采用光学金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计和力学实验机进行了微观组织分析和力学性能测试。结果表明,采用主轴转速1500 r/min、焊接速度100 mm/min、下压量0.1 mm的焊接参数时,焊缝成形质量良好,在焊核区有铝和铜金属交替的结构特征,且焊核区的显微硬度明显高于两侧母材区显微硬度。最佳焊接工艺参数下接头的抗拉强度和断后延伸率分别为237 MPa和6.2%。断口位于热机影响区,拉伸断口属于脆性断裂。     

特厚F690海工钢焊接接头的组织及腐蚀磨损研究

选择OK Tubrod 15.27S为焊丝,利用自动埋弧焊技术对厚度为80 mm的特厚F690海工钢板进行了双面多层焊接,观察了F690海工钢焊接接头的显微组织,测试分析了F690海工钢焊接接头在3.5%NaCl溶液中的摩擦磨损行为、腐蚀行为。结果表明:在焊接电流450 A、焊接速度52 cm/min条件下得到的接头组织致密,焊缝区显微组织主要由细小的板条状贝氏体和粒状贝氏体组成。在3.5%NaCl溶液中,焊缝区比热影响区表现出更好的耐磨性;焊缝区和热影响区的磨损机制与载荷大小有关,10 N时表现为磨粒磨损,20 N和30 N时表现为磨粒磨损和粘着磨损的混合磨损。与热影响区相比,焊缝区的自腐蚀电位较高、钝化区较小,耐蚀性较低。     

含铒铝合金TIG焊与激光焊接头组织与性能对比

测试含铒5083铝合金冷轧板TIG焊与激光焊接头的显微硬度和力学性能对比观察各区域的微观组织,探讨稀土铒对焊缝及热影响区组织与性能的影响.结果表明,激光焊接头的抗拉强度平均值为母材抗拉强度值的82.4％,TIG焊接头的抗拉强度平均值为母材抗拉强度值的77.1％.焊接接头力学性能最差的位置,TIG焊为熔合区,激光焊为焊缝中心处.TIG焊接头主要强化机制是细晶强化、析出相强化以及由Al3(Er,Zr)带来的热循环软化抗力的增加.激光焊焊接接头的主要强化机制是细晶强化.     

含铒铝合金TIG 焊与激光焊接头组织与性能对比

测试含铒5083铝合金冷轧板TIG焊与激光焊接头的显微硬度和力学性能,对比观察各区域的微观组织,探讨稀土铒对焊缝及热影响区组织与性能的影响。结果表明,激光焊接头的抗拉强度平均值为母材抗拉强度值的82.4%,TIG焊接头的抗拉强度平均值为母材抗拉强度值的77.1%。焊接接头力学性能最差的位置,TIG焊为熔合区,激光焊为焊缝中心处。TIG焊接头主要强化机制是细晶强化、析出相强化以及由Al3(Er,Zr)带来的热循环软化抗力的增加。激光焊焊接接头的主要强化机制是细晶强化。     

焊接速度及焊后时效处理对Al-Cu-Mg-Ag合金电子束焊接接头性能的影响

通过拉伸测试、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、透射电镜(TEM)和金相显微镜(OM)等手段, 研究了焊接速度以及焊后时效处理对Al-Cu-Mg-Ag合金电子束焊接接头性能的影响。结果表明: 随焊接速度提高, 焊接接头强度呈先上升后下降的趋势, 并在焊接速度1 200 mm/min时获得最大值358 MPa;焊后时效处理可以提升焊接接头抗拉强度, 其中焊接速度为1 200 mm/min时的焊接接头抗拉强度最大, 可达412 MPa, 为母材强度的77.6%。焊后时效合金性能的提高主要得益于θ'和X相的析出, 而焊缝熔合区晶界处Cu元素的偏析抑制了Ω相的析出。     

连续变截面管激光焊接接头的组织与性能

以仪表板横梁支架部件连续变截面管为研究对象,分析CO₂激光焊后焊接接头的组织与性能。对具有代表性质的1.00mm厚和2.00厚的焊缝横截面进行金相组织检验和硬度检测,分析接头各区域的金相组织及其硬度变化。结果表明：在合适的工艺参数下,能够获得表面成形良好的焊接接头;热影响区域宽度窄,组织细密;焊缝中存在适量的马氏体,提高了焊缝的硬度。     

6061-T4铝合金激光焊接接头组织与力学性能研究

对汽车用6061-T4铝合金板材进行激光焊接，采用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜、维氏硬度测试、拉伸试验等研究了激光焊接接头微观组织、显微硬度、强度和塑性、拉伸试样断口形貌。结果表明，6061-T4铝合金激光焊接接头的母材区组织为粗大条状晶粒; 焊缝中心组织为细小的铸态树枝晶，针状β"析出相在晶界偏聚，位错密度降低; 激光焊接接头的强度(硬度)和塑性均比母材有一定下降。     

2A12/7075异种铝合金搅拌摩擦焊接头成形及力学性能研究

研究目的：研究不同焊接速度对2A12/7075异种铝合金搅拌摩擦焊（Friction stir welding,FSW）接头成形和力学性能的影响。研究方法：使用体式显微镜对接头横截面观察,并在室温下对焊接接头进行冲击实验和拉伸实验,拉伸断口采用扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）进行分析。结果：焊接接头呈非对称形,前进侧宽度小于后退侧宽度;焊速为120mm/min时接头冲击功最高达到18.45J,焊速为140mm/min时抗拉强度最优,为239.68 Mpa,延伸率为7.56%。结论：随着焊速的增加,焊缝表面起毛倾向减小,出现隧道孔缺陷的倾向增加;接头抗拉强度与塑韧性随焊速的增加而提高,但焊速为140mm/min时,焊核区出现了隧道孔缺陷,造成接头的韧性下降;拉伸断口呈现上部韧性断裂和下部解离断裂,EDS元素分析韧性断裂部分存在第二相粒子Mg2Si.     

TIG焊电弧重熔对焊接接头性能的影响

试验研究了TIG焊电弧重熔前后焊接接头的形状与尺寸、金相组织、硬度、焊接残余应力的变化。研究结果表明:TIG焊电弧重熔后母材与焊缝之间过渡平滑,重熔区硬度变化不大,焊趾处焊接残余应力明显降低,焊接接头的综合性能得到了明显提高。     

TA1纯钛点焊接头的疲劳性能分析

针对1.5 mm厚的TA1纯钛板电阻点焊接头,开展疲劳实验研究。利用超声波扫描显微镜对纯钛板点焊接头进行扫描,获得接头的C扫描图像;对接头进行拉剪实验,获得接头失效载荷;研究纯钛板点焊接头的疲劳性能,建立载荷-寿命曲线,对疲劳断口进行电镜扫描,分析疲劳裂纹扩展形式。结果表明,随着焊接电流增大,超声C扫描图像所测得的焊核直径均值随之增大,且C扫描图像可表征飞溅等焊接缺陷。载荷水平为10%、13%、30%对应的疲劳寿命平均值分别为1 753 302、261 193、8 263次。接头主要的疲劳失效模式为母材"眉状"断裂失效,裂纹源位于两板内侧焊核与母材交界的热影响区,在疲劳裂纹的稳定扩展区存在明显的塑性疲劳条带。     

转速对铝铜FSW接头组织与性能影响

采用搅拌摩擦焊设备对3mm厚6082铝合金和T2紫铜进行连接,通过金相显微镜、硬度测试、拉伸实验等,探究转速对焊接接头组织与力学性能影响。结果表明：焊接转速为1000 r/min,焊接速度为50 mm/min,偏移量为0.6 mm,焊缝成形效果最佳,Al/Cu相互嵌入,呈现钩子形态,焊核区出现明显的金属塑性流线,生成Al4Cu9、AlCu、Al2Cu、Al2Cu3金属间化合物;焊核区显微硬度波动大,峰值出现于界面位置,这是由于该处生成Al-Cu金属间化合物造成的;随着转速的增加,抗拉强度先增大后减小,最大抗拉强度可达255 MPa,为Al母材抗拉强度的82%,断裂位置位于铝铜结合处,呈韧性断裂。     

T91/TP347H异种钢焊接接头服役过程显微组织研究

采用ERNiCr-3镍基焊丝作为T91/TP347H异种钢焊接接头的焊料,使用X射线衍射分析仪、光学显微镜、扫描电子显微镜和显微硬度计研究了原始态、服役6×104h和服役105h的T91/TP347H异种接头的相组成、微观组织、元素组成及显微硬度。结果表明,随着服役时间的增加,T91母材、TP347H母材和焊缝区晶粒尺寸均有一定程度的增大,T91母材存在析出相M23C6,TP347H母材存在析出相M23C6、Nb（C,N）,焊缝区有少量M23C6存在。在服役过程中发生Fe、Ni元素的扩散。三种状态下的焊接接头均在T91热影响区硬度最高,TP347H母材硬度最低,随着服役时间的增加,焊缝打底层硬度基本不变,而焊缝盖面层和填充层的硬度急剧升高,其余区域硬度均有下降。