600 MPa 级冷压桥壳钢 CGHAZ 组织性能及抗疲劳特征

为优化600 MPa级冷压桥壳钢的成分与组织性能，进一步提高车桥的疲劳服役寿命，利用热模拟试验机预制了桥壳钢的焊接热影响粗晶区(CGHAZ)组织，采用示波冲击法得到了CGHAZ的冲击韧性，通过维氏硬度计考察了CGHAZ的组织软化特征，通过电液伺服疲劳试验机测试了CGHAZ的疲劳裂纹扩展速率，利用激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)、高温激光显微镜(HTLM)、扫描电子显微镜(SEM)以及电子背散射衍射(EBSD)研究了CGHAZ的组织演变，M/A的形态，大角度晶界分布和疲劳二次裂纹的扩展及其走向. 结果表明，采用Nb-V成分体系的桥壳钢脆韧转变温度低于?20 ℃. 当t_8/5 ≤ 15 s时粗晶区组织不发生软化且疲劳二次裂纹在大角度晶界处发生明显偏转，其疲劳裂纹扩展速率相对Mn-Ti系和Ti-Nb系最低.     

基于改进Voronoi图法的焊接接头微观组织建模

为了从微观尺度研究焊接接头的疲劳裂纹萌生过程,对传统的Voronoi图法进行改进,建立了焊接接头焊缝区柱状晶及细、粗等轴晶混合晶区的微观组织模型.?首先依据金相试验结果将焊缝区划分不同微观区域,通过控制不同微区种子点的密度和位置生成等轴晶及柱状晶微观组织模型,再通过布尔运算合并微区,建立焊缝区混合晶区微观组织模型.?结...     

6005A铝合金型材与5083铝合金板材MIG焊接接头的部分熔化区微观组织

对两层两道MIG焊接的6005A铝合金型材与5083铝合金板材焊接构件进行取样,详细研究了焊接接头部分熔化区(PMZ)的微观组织特征,重点分析了6005A铝合金型材挤压成形坡口附近原始微观组织对PMZ中发生的晶界液化行为的影响。研究发现,在焊接接头的PMZ观察到了与母材坡口处微观组织存在明显相关性的晶界液化特征。由于6005A铝合金型材挤压成形的坡口表层存在厚度约为1 000μm～3 000μm的粗晶层,且第一道次焊缝稀释率较低,第二道焊缝的稀释率较高,因此在PMZ I(第一道焊缝的PMZ)中观察到的连续分布的粗晶组织和在PMZ II(第二道焊缝的PMZ)局部观察到粗晶组织均为残留的焊接坡口粗晶层组织。进一步的分析表明,PMZ粗晶区晶界液相主要来源于熔池金属的沿晶渗透;近缝细晶区晶界液相的来源既有熔池金属的沿晶渗透,又有晶界低熔点共晶组织的熔化;低熔点共晶组织熔化是距熔池稍远的细晶区发生晶界液化的主要机制。5083铝合金板材坡口附近的原始组织呈细小纤维状组织特征,在5083铝合金侧的PMZ观察到了液相沿拉长晶粒的边界液化的特征。     

晶界氧化对GH4738高温合金疲劳裂纹扩展的作用

测定了GH4738合金在650、700、750及800℃空气环境下的疲劳裂纹扩展速率da/d N-ΔK曲线及疲劳裂纹扩展寿命a-N曲线,得出了温度对合金疲劳裂纹扩展的影响规律,并结合组织性能、疲劳特征、高温及室温下晶界氧化情况等分析了温度对合金疲劳裂纹扩展的影响。结果表明,随着温度升高,GH4738合金的疲劳裂纹扩展速率(FCGR)增加,合金的断裂方式由沿晶和穿晶混合型断裂向完全沿晶断裂转变;在初始应力强度因子幅度DK为40 MPa·m1/2、晶粒尺寸为30~40 mm时,合金的疲劳裂纹扩展寿命在650~700℃内显著下降,存在一个温度敏感区间,其原因并不是材料的组织和力学性能的变化,主要是高温下的氧化作用所致;O通过裂纹尖端、滑移带间接进入晶界或O直接渗入晶界的方式,与晶界处的活性元素Co、Ti、Al反应生成脆性氧化物,从而降低了晶界强度,使合金的抗疲劳性能显著下降。     

1000 MPa高强钢焊接热影响区裂纹扩展行为的研究

采用Gleeble1500热模拟试验对工程机械用1 000 MPa级高强钢的焊接热影响区进行单道、多道热模拟,研究不同峰值温度下焊接热影响区各个区域的微观组织与冲击韧性的关系。采用扫描电镜、透射电镜对各个区域的微观组织及冲击断口形貌、裂纹扩展进行分析。裂纹扩展路径统计结果表明,粗晶区和细晶区有着相同的微观组织(板条贝氏体),但粗晶区的裂纹扩展路径要比细晶区的短。而原始奥氏体晶界和板条界能够有效的阻碍裂纹的扩展,使裂纹扩展路径变得复杂。临界粗晶区的裂纹扩展路径最短,这主要由于在晶界上分布着尺寸较大的链状M-A组元,成为裂纹起裂和扩展的主要通道。     

粗晶纯Al在预疲劳变形过程中的力学性能研究

研究了粗晶纯Al在预疲劳变形后的显微结构和力学性能。结果表明,材料微裂纹晶界处向相邻晶粒发展。大量裂纹的存在使得粗晶纯Al的均匀伸长率和抗拉强度降低。预疲劳后单向拉伸断口形貌主要由剪切唇和纤维区构成,并且断口处存在撕裂痕迹。     

表面纳米化对镍基高温合金焊接液化裂纹的影响

采用搅拌摩擦处理对Waspaloy高温合金进行表面纳米化，并用激光对搅拌区域进行重熔，研究表面纳米化对液化裂纹的影响. 利用扫描电镜和电子背散射衍射，研究了搅拌区域和重熔区域的显微组织. 结果表明，搅拌摩擦处理在Waspaloy合金表面制备出200 ~ 700 nm的等轴纳米晶粒，细化机制为不连续动态再结晶；从搅拌区表层至底部，晶粒尺寸整体上逐渐增大；经激光重熔后，发现纳米晶层有效抑制了热影响区液化裂纹. 纳米化过程改变了碳化物的分布，避免液化相富集于晶界，晶粒尺寸减小则使晶界面积大大增加，从而减小了液膜厚度，抑制了裂纹的形成.     

Si对Zn-38Al-2.5Cu合金显微组织、力学性能及热疲劳性能的影响（英文）

研究了添加Si对Zn-38Al-2.5Cu合金显微组织、力学性能及热疲劳性能的影响。结果表明:Si的添加使锌铝合金产生成分过冷。当Si添加量为0.55%时,合金组织细化显著,力学性能最优。继续添加Si,Si相聚集长大,晶粒粗化,合金力学性能下降。由于塑性变形形成的凹坑及氧化是热疲劳裂纹萌生的主要原因。在裂纹扩展前期,裂纹附近形成的疏松多孔的氧化区加快裂纹生长,符合Paris公式,裂纹主要沿晶界扩展。裂纹扩展后期,二次裂纹的快速生长吸收了主裂纹生长所需的部分能量,裂纹进入缓慢增长阶段,裂纹变为沿晶和穿晶混合的扩展特征。     

低合金高强钢激光电弧复合焊热模拟热影响区组织与冲击韧性

采用焊接热模拟技术制备了低合金高强钢激光电弧复合焊热影响区的均匀化组织试样,并结合示波冲击试验和组织精细化表征技术分析了热模拟试样组织与韧性之间的关系.?结果表明,热模拟粗晶区、细晶区组织为板条马氏体,临界区组织为马氏体和晶界碳化物,亚临界区组织为回火马氏体;峰值温度对热模拟试样裂纹形成功影响不大,对裂纹扩展功具有较大...     

2A12-T352铝合金挤压棒材裂纹产生的原因分析

用户在对Φ170 mm 2A12-T352铝合金棒材进行机加工过程中,棒材表面沿纵向出现裂纹。通过对裂纹处进行宏观组织、微观组织、能谱断口形貌以及化学成分分析得知:裂纹是由于棒材在淬火时从高温急剧冷却,内部产生较大的淬火应力,棒材表层存在晶粒尺寸异常粗大的粗晶区,拉伸应力超过表层粗晶区的抗拉强度后产生开裂,该裂纹为淬火裂纹。     

ZTC4钛合金精铸件电子束焊接接头组织与疲劳行为研究

在四种不同应力水平下对ZTC4钛合金精铸件进行了疲劳试验,研究了ZTC4钛合金精铸件电子束焊接接头组织、疲劳性能与疲劳断裂特征。结果表明,ZTC4钛合金精铸件基体显微组织为片层组织,电子束焊缝为晶粒内析出大量的细针状a’相的针状马氏体组织特征;焊缝硬度略高于基体;疲劳裂纹一般起源于焊缝熔合区表面或次表面微气孔,疲劳扩展初期断口表面存在类解理光滑刻面,并且疲劳条带呈脆性条带特征,而在疲劳扩展的中后期,转变为韧性疲劳条带特征;尺寸较大的表面、次表面焊接或冶金缺陷对焊接接头的疲劳性能有较大的影响。     

TC11钛合金电子束焊接接头超高周疲劳性能

采用天津大学自行研制的TJU-HJ-I型超声疲劳试验系统研究了TC11钛合金电子束焊焊接接头的超高周疲劳性能. 试验结果表明,TC11钛合金电子束焊接接头在107周次以上仍然会发生疲劳失效,S-N曲线呈现连续下降的趋势,没有明显的转折. 试件的断裂位置大多数为母材处,焊缝和热影响区的疲劳性能要比母材好,这与焊接接头的微观组织有关. 通过SEM对超声疲劳断口形貌进行观察发现,断裂试件的疲劳裂纹大部分在表面萌生,然而在应力范围较低时,疲劳裂纹的萌生位置有从表面转向次表面的趋势.     

转向架用SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能

采用超声疲劳试验方法对SMA490BW钢焊接接头的超高周疲劳性能进行研究,通过X射线应力仪对焊接试样残余应力进行测试,采用扫描电镜对疲劳裂纹的萌生、扩展及疲劳断裂机理进行观察和分析. 结果表明,SMA490BW钢母材的疲劳性能远高于焊接接头,在1 × 108循环周次条件下,接头的疲劳强度为141 MPa,仅为母材的44.2%. 接头裂纹主要萌生于焊趾表面缺陷处,疲劳断裂机理表现为准解理断裂, 并伴有塑性变形痕迹. 焊趾处几何不连续造成的应力集中和焊缝及其附近区域一定的残余拉应力,以及接头各微区组织和性能的不均匀性,是导致焊接接头疲劳性能偏低的主要原因.     

闪光焊FeCrAl合金管材的接头组织及性能

采用闪光焊对FeCrAl合金进行对接接头焊接,通过扫描电子显微镜及能谱仪等手段研究了焊接接头的显微组织特征、不同区域氧化物颗粒的分布情况及力学性能. 结果表明,闪光焊焊接FeCrAl合金所得焊接接头显微组织主要为等轴晶,在焊缝和热影响区氧化物未出现明显聚集及向晶界偏聚的现象,且在晶内和晶界都可以呈现弥散分布的特征;焊接接头抗拉强度值达到594 MPa,为母材强度的90.5%;接头断裂在焊缝区,整体呈现脆性断裂模式;焊缝晶粒的粗化导致焊缝区硬度降低,最终引起焊接接头出现软化.     

超声冲击对SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能的影响

采用超声冲击工艺对转向架用SMA490BW钢对接接头焊趾表面进行冲击处理,研究了超声冲击对接头超高周疲劳性能的影响。借助金相显微镜、SEM和TEM研究了冲击层金相组织、冲击前后焊趾处的形貌及表层金属晶粒细化程度。运用有限元软件计算焊接接头的应力分布,采用X射线应力仪对冲击前后焊趾表层的应力进行了测量和分析。结果表明,在5×10~6循环周次下,冲击态接头和焊态接头的疲劳强度分别为206 MPa和153 MPa,经冲击处理后疲劳强度提高了34.6%。在1×10~8循环周次下,冲击态接头的疲劳强度为195 MPa,与焊态接头的141 MPa相比提高了38.3%。在240 MPa的应力水平下,焊接接头经超声冲击处理后的疲劳寿命提高了7倍。经冲击处理的焊趾部位的应力集中系数下降了19.1%,其表面的残余拉应力得到消除,并转变为有益的残余压缩应力,焊趾表层组织得到明显细化,这3个方面均对提高焊接接头疲劳性能起到了积极贡献。     

Effects of processing parameters on liquation cracking of 6005A alloy weldments

The effects of the characteristic microstructure developed in extruded 6005A alloys on tensile properties, fatigue strength, and liquation cracking in the heat affected zone of weldments were investigated. An in-situ observation of the grain growth occurring in the sample was made with an optical microscope with a hot stage to determine the temperature of the excessive grain growth during extrusion. The extruded samples were heat treated under various conditions and welded using a gas metal are welding process. The results indicated that liquation occurred mainly at coarse grain boundaries and significantly influencing the mechanical properties of the joint.     

TA15线性摩擦焊接头高周疲劳性能分析

在相同热处理制度下,开展了TA15钛合金母材与TA15线性摩擦焊接头高周疲劳性能试验,并对疲劳断口进行扫描电镜分析. 结果表明,从S-N曲线低应力区到高应力区,焊缝针状组织的疲劳强度高于母材双态组织,随着应力的增大,两种组织的疲劳强度差异逐渐缩小;接头针状组织的疲劳极限(463 MPa)高于母材双态组织(423 MPa). 断口分析结果表明,TA15母材的疲劳断口相对较平,扩展区二次裂纹较少,而线性摩擦焊接头中存在较多的二次裂纹,降低了裂纹扩展速度,说明针状组织的疲劳性能优于双态组织.     

MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响

研究了MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响. 结果表明, MIG/FSW叠加焊缝熔合良好，叠加位置未出现气孔等缺陷，FSW焊核区及热影响区组织发生粗化，叠加位置附近微观组织出现明显改变；叠加区域硬度明显降低，尤其是FSW焊缝热力影响区和热影响区. FSW、中心叠加、前进侧热力影响区叠加和后退侧热力影响区叠加MIG焊接头的抗拉强度分别为219.8, 188.0, 195.4和191.4 MPa，MIG焊叠加降低了接头的抗拉强度，断口均表现韧性断裂特征；FSW焊接头及带有MIG叠加焊缝余高的三种接头中值疲劳强度分别为76.7, 65.0, 67.5和65.0 MPa，MIG焊叠加也使FSW接头的疲劳性能有所下降.     

Role of grain orientation in the failure of Sn-based solder joints under thermomechanical fatigue

A small Pb-free solder joint exhibits an extremely strong anisotropy due to the bodycentered tetragonal (BCT) lattice structure of β-Sn. Grain orientations can significantly influence the failure mode of Pb-free solder joints under thermomechanical fatigue (TMF) due to the coeffcient of thermal expansion (CTE) mismatch of β-Sn grains. The research work in this paper focused on the microstructure and damage evolution of Sn3.0Ag0.5Cu BGA packages as well as individual Sn3.5Ag solder joints without constraints introduced by the package structure under TMF tests. The microstructure and damage evolution in cross-sections of solder joints under thermomechanical shock tests were characterized using optical microscopy with cross-polarized light and scanning electron microscopy (SEM), and orientations of Sn grains were determined by orientation imaging microscopy (OIM). During TMF, obvious recrystallization regions were observed with different thermomechanical responses depending on Sn grain orientations. It indicates that substantial stresses can build up at grain boundaries, leading to significant grain boundary sliding. The results show that recrystallized grains prefer to nucleate along pre-existing high-angle grain boundaries and fatigue cracks tend to propagate intergranularly in recrystallized regions, leading to an accelerated damage after recrystallization.     

马氏体含量对双相钢焊点拉拉疲劳性能的影响

焊点的疲劳性能是决定车身安全性和可靠性的重要因素. 对不同强度的DP780,DP980和DP1180双相钢焊点进行了检验,在疲劳试验机上进行了拉剪疲劳试验,获得了焊点的疲劳寿命曲线,分析了焊点显微组织、硬度与疲劳性能的关系. 并对焊点的疲劳失效进行了分析. 结果表明:母材性能对其焊点的疲劳性能有较大影响. 母材强度越高即马氏体含量越多,其疲劳性能越优异,三种材料的失效模式均是沿着焊点圆周断裂,裂纹在熔核与母材交界的热影响区萌生,且先贯穿板厚,贯穿板厚的裂纹作为二次裂纹源向板宽方向扩展直至断裂.