超窄间隙激光焊接TC4钛合金接头组织及性能研究

以TA2为焊丝,采用超窄间隙激光焊接方法焊接了10 mm的TC4钛合金板,间隙为2 mm。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和拉伸试验机分析了TC4钛合金接头的组织与性能。结果表明,选取合适的工艺可以实现TC4钛合金超窄间隙激光填丝焊接,获得无缺陷的焊接接头。接头由母材、热影响区、熔合区、焊缝组成,界线清晰。其中热影响区为网篮状组织,焊缝由大β晶粒组成,大晶粒内部为杂乱的α+α′相针状组织,热影响区晶粒明显细化。由于超窄间隙的啮合效应,接头最大抗拉强度为893 MPa,达到母材的84.7%,断裂位置在焊缝中心。焊缝区和热影响区的显微硬度高于母材,且在热影响区的显微硬度最大,接头整体显微硬度呈马鞍状分布。     

6082-T6/7075-T6异种铝合金搅拌摩擦焊接接头的疲劳性能研究

为提高异种高强度铝合金焊接接头在复杂交变载荷作用下的服役可靠性,采用疲劳极限测量、疲劳断口形貌分析、金相分析和显微硬度测试等方法,研究了6 mm厚的6082-T6/7075-T6异种铝合金搅拌摩擦焊接接头疲劳性能及疲劳断裂的影响因素.结果 表明,1200 r/min、80 mm/min条件下,焊接接头疲劳极限为107.5 MPa.110 MPa疲劳载荷下,疲劳裂纹起源于前进侧(6082-T6)的焊核区与热机械影响区(TMAZ)交界位置的试样棱边尖角附近.这是由于焊接热循环导致β"相转变为β'相并粗化形成软化区、试样表面存在脆性第二相、2种材料在焊核区与热机械影响区交界处混合不均匀引起的应力集中,以及试样棱边尖角引起的应力集中等几种因素共同叠加作用所致.     

环境温湿度对铝合金焊缝气孔和力学性能的影响

对于高速轨道客车铝车身的生产制造,气孔是焊接中最常见的缺陷。采用X射线法研究了不同温度和湿度下铝合金6082和5083熔化极氩弧焊(MIG)焊缝的气孔情况。结果表明,在焊接过程中环境的绝对湿度(是温度和湿度的综合体现)对焊缝的气孔率有重要影响,铝合金6082焊缝的气孔敏感性要比铝合金5083高。在拉伸试验中铝合金6082接头的断裂位置一般在焊接热影响区(HAZ),随着绝对湿度的增加,接头的抗拉强度和断后伸长率几乎保持不变,但接头的正弯和背弯角度分别减小了74.4%和64.4%。铝合金5083接头的断裂位置一般出现在熔合区,随着绝对湿度的增加,接头的抗拉强度和断后伸长率分别减小了4.0%和15.7%,但是弯曲性能变化不大。     

环境温湿度对铝合金焊缝气孔和力学性能的影响

对于高速轨道客车铝车身的生产制造,气孔是焊接中最常见的缺陷.采用X射线法研究了不同温度和湿度下铝合金6082和5083熔化极氩弧焊(MIG)焊缝的气孔情况.结果表明,在焊接过程中环境的绝对湿度(是温度和湿度的综合体现)对焊缝的气孔率有重要影响,铝合金6082焊缝的气孔敏感性要比铝合金5083高.在拉伸试验中铝合金6082接头的断裂位置一般在焊接热影响区(HAZ),随着绝对湿度的增加,接头的抗拉强度和断后伸长率几乎保持不变,但接头的正弯和背弯角度分别减小了74.4％和64.4％.铝合金5083接头的断裂位置一般出现在熔合区,随着绝对湿度的增加,接头的抗拉强度和断后伸长率分别减小了4.0％和15.7％,但是弯曲性能变化不大.     

6061铝合金无倾角搅拌摩擦焊工艺及性能

目的 为了适应空间曲面构件的搅拌摩擦焊,开展6061铝合金无倾角搅拌摩擦焊工艺及性能的研究。方法 采用无倾角搅拌摩擦焊用的搅拌头,对5 mm厚6061-T6铝合金板材进行试验,研究焊缝成形及接头力学性能,并分析接头组织特征。结果 零倾角搅拌摩擦焊接头从组织上可区分为5个不同区域：焊核区(WNZ)、热力影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)、轴肩影响区(SAZ)和母材(BM);随着搅拌头转速增加,焊缝宽度和焊核尺寸均先变大后变小;随焊接速度增加,焊缝宽度和焊核尺寸均逐渐变小;当焊接速度固定时,随搅拌头转速增加,接头拉伸强度先增加后减小;当搅拌头转速固定时,随焊接速度增加,接头拉伸强度逐渐增大。结论 采用无倾角搅拌摩擦焊接方法,能够实现对5 mm厚6061-T6铝合金板材的有效焊接。     

铝合金6082和5083 MIG焊接头的微观组织和性能

对高速列车车体常用铝合金6082与5083板材进行熔化极氩弧焊(MIG)对接,利用光学显微镜和扫描电镜分析异种材料焊接接头的显微组织特点,利用显微硬度计、拉伸试验机和电化学工作站对接头的力学性能和耐腐蚀性能进行测试和分析。研究结果表明,焊缝成型良好,焊缝区由细小的胞状树枝晶和等轴晶构成,熔合线附近为粗大的柱状晶;焊接接头抗拉强度为199.92 MPa,断后伸长率为5.18%,断裂位置在铝合金6082的焊接热影响区(HAZ),为韧性断裂,接头的正弯性能较差,背弯性能良好;铝合金5083侧的热影响区宽为4mm,6082侧的热影响区宽为15mm,接头两侧的硬度分布有明显差别,在6082侧距焊缝中心12.5mm的显微硬度最低为63HV;6082-5083异种铝合金焊缝的耐蚀性能优于母材5083,但比母材6082差。     

6082铝合金摩擦塞补焊接头微观组织与性能

在不同的焊接转速下,对5 mm厚的6082铝合金进行顶锻式摩擦塞补焊实验研究,分析了塞补焊接头的金属流动性、微观组织、第二相分布、温度场、力学性能、显微硬度以及断口形貌特征。结果表明:塞补焊接头截面上层金属流动性明显优于下层;焊缝根部受摩擦热最低且金属流动性差,使其成为整个塞补焊接头的薄弱区;在摩擦界面区,塞棒大量细密的等轴晶穿插进母材板条状的晶粒中,实现了塞补焊接头的紧密连接;焊接接头不同区域β(Mg_2Si)相的大小、数量及方向均有不同程度的变化;在焊接转速2 200 r/min下,焊接接头力学性能最好,接头抗拉强度达到母材的75%以上,断后伸长率达到了母材的64%以上;焊接接头断裂在塞孔与塞棒之间的摩擦界面区,裂纹从焊缝根部弱连接区域起裂并向焊缝表面扩展,断裂方式为韧性断裂;整个塞补焊接头母材侧热机影响区和热影响区结合处软化最为严重,硬度值在(60±5) HV之间。     

热处理对2519铝合金接头组织及性能的影响

研究了焊后时效及固溶＋时效热处理对2519铝合金焊接接头组织和力学性能的影响．结果表明，时效处理后，处于欠时效态的焊缝析出强化相增加，硬度升高，而过时效态的热影响区软化区组织和硬度没有明显变化，焊接接头的强度略微提高，塑性下降．固溶＋时效处理后，焊缝中网状共晶减少，焊缝和热影响区软化区内的析出相形态变为细小的针状，且数量增加，焊缝金属硬度明显提高，热影响区的软化现象消失，焊接接头的强度和塑性显著增加．     

铝合金氩弧焊与搅拌摩擦焊残余应力对比分析

铝合金材料由于其重量轻、耐腐蚀等优点被广泛应用于石油海洋工程中。铝合金的焊接及焊接接头的性能,备受关注。不同的焊接方法和焊接工艺产生的焊接残余应力对接头的疲劳寿命影响极大。以氩弧焊和搅拌摩擦焊工艺,选用不同的铝合金材料,采用小盲孔法测试焊接残余应力。比较了两种焊接方法、工艺所产生的接头焊接残余应力值,为今后铝合金焊接接头中,疲劳性能的计算提供初步的数据。试验结果表明,在铝合金的氩弧焊和搅拌摩擦焊对接接头中,残余应力的最大值均出现在焊缝中心到热影响区的范围内,随着与焊缝中心距离的增加,残余应力的数值逐渐减小。     

Ti17合金电子束焊接接头的性能及组织分析

分析了Ti17合金真空电子柬焊接接头的显微组织结构及其显微硬度分布规律，并结合室温和高温拉伸试验结果分析了焊接接头的力学性能。结果表明，用电子束焊接方法焊接的Ti17合金其焊缝区和热影响区显微组织为β相基体上分布着细长针状α相，母材为典型的α＋β双相网篮组织，焊后焊缝晶粒细化，焊接接头的焊缝区硬度最高，焊缝的抗拉强度和缺口敏感性均高于母材。     

Ti700sr高温钛合金TIG焊接接头组织及性能研究

采用TIG焊接方法对Ti700sr高温钛合金板材进行了焊接,研究了接头的组织形貌、硬度分布及力学性能。结果表明,Ti700sr高温钛合金板材焊接后的接头成形良好,焊缝区组织由粗大的柱状晶及细长的针状α相构成,热影响区组织由细针状α和残余β相构成,热影响区析出相得到有效控制,相边界上无明显硅化物析出;焊接热影响区的硬度相对较高,焊缝的硬度相对较低;接头室温抗拉强度约为903 MPa, 700℃高温抗拉强度为397 MPa,焊缝强度低于母材的。      

TIG与FSW焊接工艺下2219铝合金疲劳裂纹扩展性能研究

目的 研究钨极惰性气体保护焊(TIG)和搅拌摩擦焊(FSW)对2219铝合金焊接接头疲劳性能的影响,并探究这2种不同焊接技术条件下焊接接头疲劳裂纹的产生与裂纹扩展原理,了解2种焊接接头的抗裂纹扩展能力,为工程实践应用提供数据参考。方法 采用疲劳裂纹扩展试验方法,测试上述2种焊接工艺条件下焊缝金属和热影响区组织的疲劳裂纹扩展速率da/dN和阈值,使用光学显微镜和扫描电子显微镜观察并分析金相组织和疲劳断口形貌特征。结果 疲劳裂纹倾向于沿裂纹处萌生,裂纹的存在成为主要的裂纹扩展源头,有利于加速裂纹向前延伸。热影响区由于组织结构不均匀,不同位置的晶粒尺寸存在明显差异,疲劳裂纹扩展路径倾向于沿靠近焊缝一侧向靠近母材区域扩展。TIG焊接工艺下焊缝金属和热影响区的裂纹扩展速率明显低于FSW焊接工艺下的焊缝金属和热影响区,与此同时,TIG焊接接头表现出优良的抗疲劳裂纹扩展性能。结论 通过此研究,建议2219铝合金焊接接头采用TIG焊接工艺,抗疲劳裂纹扩展效果更佳。     

TA23合金不同焊接方法接头组织性能研究

采用CMT、TIG和EBW焊对TA23合金进行焊接,对比分析了不同焊接方法下接头微观组织和力学性能的差异。结果表明,焊接热输入直接影响焊缝晶粒尺寸和焊接接头宽度,TIG焊缝晶粒尺寸最大,CMT次之,EBW最小;EBW接头宽度为5 mm,CMT接头宽度为7 mm,TIG接头达14 mm;3种焊接方法焊缝区域组织均由马氏体α相、片层状α相和残余β相组成,热影响区组织形态介于焊缝和母材组织形态之间;3种焊接方法焊缝区显微硬度和接头抗拉强度均大于母材,其中EBW焊缝区显微硬度值最大,TIG焊接头抗拉强度最高,CMT焊缝显微硬度和接头抗拉强度均居中。     

高强度钢QP980激光焊接头的微观组织与力学性能

为解决高强度钢QP980在汽车轻量化应用方面存在的成分偏析、淬硬脆化和氢致开裂等焊接问题,开展了QP980钢激光焊接研究,对1.2mm厚QP980钢进行焊接试验,并利用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜、万能试验机和显微硬度计等手段,研究工艺参数对QP980钢激光焊接头微观组织和力学性能的影响。在所选焊接工艺参数下均获得了全焊透及表面成形良好的接头; QP980钢激光焊接头的横截面宏观形貌呈现“沙漏型”,接头可分为焊缝区、粗晶区、细晶区、临界热影响区、亚临界热影响区和母材区;不同工艺参数下接头的焊缝及部分热影响区的硬度均高于母材,且硬度最高值出现在细晶区,在焊缝的两端都存在一个软化区,随着热输入的增加,焊缝及热影响区的宽度变大,软化区也更加远离焊缝中心;不同工艺参数下接头的抗拉强度都能达到母材的强度,屈服强度均高于母材,而接头的伸长率都低于母材,说明在所选焊接工艺参数下,均获得了性能良好的焊接接头。     

2195-2219异种铝合金焊接接头的微观组织和性能

用钨极氩弧焊(TIG)和变极性等离子弧焊(VPPA)对2195与2219异种铝合金进行平板对接焊，研究了不同焊接方法和在有无保护气氛条件下焊接接头的显微组织和性能。结果表明，在用TIG和VPPA工艺焊接的接头区域都没有出现宏观热裂纹，能量密度高、焊接快和热输入量小的VPPA工艺使焊缝区域较窄；异种铝合金焊缝接头熔合线附近的主要析出相为θ相，在焊缝区域有α-Al与θ相组成的共晶组织；在TIG工艺和有气氛保护的VPPA工艺的焊接接头区域没有出现局部软化现象，焊缝区域的硬度与2219侧母材相同。TIG工艺的焊接接头，其抗拉强度更高。     

7075高强铝合金激光填丝焊接组织与力学性能研究

采用光纤激光器对4mm厚的7075铝合金进行激光填丝焊接,对焊接接头的显微组织、相结构、断口形貌、力学性能进行观察和分析。结果表明:焊缝(FZ)边缘组织为柱状枝晶组织,焊缝中心为等轴晶组织;热影响区(HAZ)保留了母材(BM)的轧制长条状形态,但晶粒有所长大。母材的相组成主要为α-Al固溶体、S-Al_2CuMg强化相和η-MgZn_2强化相,焊缝无强化相析出。焊缝区硬度值为各区中最低,热影响区显微硬度呈阶梯式增长。焊接速度为2~4m/min的接头拉伸试样均在焊缝处断裂,抗拉强度最大为母材的67.5%。接头拉伸试样均出现了颈缩现象,断口由大量的等轴状韧窝构成,为韧性断裂。     

高强度贝氏体钢板不同焊接方法接头的组织和性能

利用二氧化碳保护焊、埋弧焊、手工电弧焊研究了高强度贝氏体钢板焊接接头的组织和力学性能.结果表明:二氧化碳保护焊焊后不热处理接头焊缝组织为贝氏体、少量铁素体和珠光体,热影响区为新型贝氏体组织;手工焊焊后不热处理焊缝组织主要为块状铁素体和少量珠光体,热影响区组织为新型贝氏体组织;埋弧焊焊后不热处理焊缝部分组织为针状铁素体,熔合线结合良好,组织分布均匀,晶粒细小,热影响区组织为新型贝氏体.各种焊接方法焊接接头具有良好的强韧性.     

7075超高强铝合金脉冲MIG焊接头组织与性能

目的 研究7075铝合金脉冲MIG焊接头组织与性能。方法 通过对5 mm厚7075铝合金进行脉冲MIG焊接,采用OM、SEM、万能试验机及显微硬度仪对接头的微观组织及性能进行表征。结果 7075铝合金脉冲MIG焊接头中,无咬边、裂纹、未熔合等焊接缺陷;接头显微硬度分布呈现中间低两头高的特征,平均抗拉强度高达370 MPa以上,达到母材强度的70%以上;焊缝区为晶粒尺寸约25~45 μm的等轴晶组织,靠近熔合线的焊缝区域为柱状晶组织,热影响区靠近熔合区一侧为类似等轴晶组织;焊缝区为韧窝断裂,热影响区为脆性沿晶断裂和少量韧窝断裂的混合断裂模式。结论 采用脉冲MIG焊技术可实现7075铝合金的高强连接。     

热输入对Inconel 617镍基高温合金激光焊接接头显微组织与力学性能的影响EI北大核心

采用两种热输入不同的焊接工艺参数对3 mm壁厚的Inconel 617镍基高温合金进行激光焊接。通过光学显微镜和扫描电子显微镜对焊接接头显微组织进行观察分析,并测试了焊接接头在室温(25℃)及高温(900℃)下的拉伸性能。结果表明:激光焊接热输入对Inconel 617焊接接头显微组织及力学性能影响明显。在高热输入(200 J/mm)条件下,焊缝正面宽度3.88 mm,熔化区中部晶粒尺寸粗大,取向杂乱,树枝晶二次枝晶间距较大(6.71μm),枝晶间碳化物颗粒尺寸较为粗大,枝晶间Mo,Cr等合金元素的凝固偏析较为严重。焊接接头热影响区宽度约0.29 mm,在晶界和晶内形成了γ+碳化物共晶组织,这是由于焊接升温过程中,热影响区内球状碳化物颗粒与周边奥氏体发生组分液化,并在焊后凝固过程中形成共晶。低热输入(90 J/mm)工艺参数获得的焊缝正面宽度为2.28 mm,焊缝呈沿熔合线母材外延生长并沿热流方向定向凝固形成的柱状晶形态。焊缝中部树枝晶二次枝晶间距较小(2.26μm),枝晶间碳化物颗粒尺寸细小,热影响区宽度约0.15 mm。室温(25℃)拉伸测试表明:高热输入下获得的焊接接头由于焊缝中固溶元素偏析造成的局部组织弱化,从焊缝中部破坏,强度与伸长率有所降低,低热输入条件下获得的焊接接头从母材破坏。而高温实验条件下(900℃),母材晶界发生弱化导致所有试样均从母材破坏。     

不同介质水蒸气等离子弧焊接7A52铝合金接头组织性能研究

利用水蒸气等离子弧焊切设备,选择水及不同比例丙酮水溶液等作为电弧介质对7A52铝合金进行焊接,对不同介质水蒸气等离子弧的轴向电弧吹力进行测试,对不同介质水蒸气等离子弧焊接7A52铝合金接头的组织和性能进行分析研究。结果表明:丙酮浓度越大,轴向电弧吹力越大,焊缝熔深越深;随着丙酮的添加,电弧的氧化性降低,有利于提高焊接质量,丙酮含量为40%(体积分数)时焊接接头性能最好,焊缝组织比较均匀;接头热影响区存在不同程度的硬化和软化区域,这与轴向电弧吹力大小、电弧热量传导速度、热影响区组织中强化相转化以及时效状态密切相关。