ZK60镁合金激光焊接接头的液化开裂(英文)

采用激光对ZK60镁合金板材进行焊接,研究焊接接头半熔化区的显微组织。结果表明:铸态合金半熔化区中沿晶分布的共析混合物在焊接过程中出现液化,其凝固组织呈现亚共晶结构,这种结构导致晶界处的Zn元素偏析更为严重,从而加剧了该区域的开裂倾向;半熔化区液化开裂的主要原因是凝固最终阶段液相不足使得半熔化区液化部位产生缩孔,并成为裂纹源,在凝固收缩及热收缩所产生的拉应力作用下,裂纹沿弱化的晶界扩展;降低焊接热输入和对母材进行轧制等塑性加工均有利于提高该合金焊接时的抗液化裂纹性能,后者的作用主要在于细化共晶相的尺寸并改变其分布。     

轨道车辆用6005A铝合金型材焊接裂纹研究

利用Cloos双丝焊接机器人对6005A铝合金型材进行了脉冲MIG焊接试验.针对焊后普遍出现的热影响区裂纹问题,从材料组织状态、焊接热输入、型材结构和传热、机加工等方面进行了综合分析.对于T6状态6005A铝合金,焊接过程中产生的较大的熬输入是导致裂纹产生的根本原因.由于焊后过早切割取样,使得分布在晶界上的Al-Mg2Si低熔点共晶相受到工具的强烈震动而发生脆断,这是导致裂纹产生的直接原因,而焊后型材较快的传热速率产生的较大的热应力和焊接应力是导致裂纹产生的诱发因素.     

Si元素含量对5A06/2219异种铝合金焊接裂纹的影响

采用具有不同Si含量的1070,4043和4047三种焊丝对5A06/2219铝合金进行了焊接,对比了不同焊丝条件下的裂纹倾向性。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱分析(EDS)对不同Si含量的异种铝合金焊接接头的显微组织及裂纹断口进行了观察,并对异种铝合金焊接裂纹萌生机理进行了讨论。结果表明,当采用Si含量较高的4047焊丝进行焊接时,5A06/2219异种铝合金焊接接头无明显焊接裂纹;当采用1070进行焊接时,焊接裂纹出现在近2219侧的焊缝;当采用4047进行焊接时,焊接裂纹出现在近焊缝中心位置。通过对裂纹断口进行观察可知,焊接裂纹均属于典型的结晶裂纹,晶界析出的低熔点共晶Al_2Cu是产生结晶裂纹的主要原因。     

TiB_2/ZL101复合材料与ZL101合金激光焊对比研究

对TiB_2/ZL101复合材料和ZL101基体合金进行激光焊对比研究,结果表明:TiB_2/ZL101复合材料对激光的吸收率大于ZL101基体合金,相同工艺参数焊接时复合材料的焊接深度大于基体合金。由于基体合金导热率较大,使得焊缝上部比复合材料焊缝较宽。在功率一定时,较快的焊接速度(3 m/min)使得基体合金焊缝组织为α相和分布在α相间的针列状共晶体复合组织;而在较慢的焊接速度(2 m/min)时,基体合金焊缝组织为α相和分布较均匀的块状或长针状共晶Si相。复合材料在较快的焊接速度(3 m/min)时,晶界壁较薄,仅有少量共晶Si存在,在较慢的焊接速度(2 m/min)时,晶界壁明显变厚,共晶Si相较多。通过测试两种不同焊接速度的ZL101合金焊缝硬度表明,焊缝硬度值均比母材高,但共晶Si以针状或块状存在的焊缝硬度值小于针列状形式存在的焊缝硬度值。     

奥氏体系合金激光焊接凝固裂纹敏感性研究

基于舍弗勒相图系统研究了奥氏体系合金激光焊接凝固裂纹敏感性。利用激光热丝焊工艺制备了含不同化学成分镍基焊丝的焊接接头,借助横向可调拘束实验和温度测量获得了脆性温度区间(BTR),对凝固裂纹敏感性进行定量评估。结果表明,当铬镍当量之比(Cr_(eq)/Ni_(eq))从0.1增加到1.2时,脆性温度区间呈现出先增加后减小的趋势,说明凝固裂纹敏感性随着Cr_(eq)/Ni_(eq)值的增加先升高再降低。在舍弗勒相图单相奥氏体区域内,中间区域敏感性相对较高,周边区域敏感性相对较低。这是因为焊缝中P+S、Nb和Si等合金元素含量增加,可促使在晶界和亚晶界形成低熔点共晶化合物-偏析液膜,导致凝固裂纹敏感性升高。另外,在一定条件下,Nb对凝固裂纹敏感性的影响要远大于P+S等的影响。     

2219-T8铝合金单面两层焊接头横向拉伸断裂行为（英文）

采用单面两层钨极氩弧焊工艺焊接2219-T8铝合金。接头横向拉伸时断裂发生在部分熔化区(PMZ)。针对PMZ组织对接头拉伸断裂行为的影响进行系统研究。PMZ中靠近熔合线的位置晶界共晶较连续,随着距离熔合线距离的增加,晶界共晶的连续程度逐渐降低。断口形貌和接头显微硬度分布表明PMZ是一种梯度材料。其梯度变化的力学性能对接头的断裂行为有重要影响。研究发现,裂纹在靠近正面焊趾的PMZ启裂,启裂后沿远离熔合线的方向扩展,当裂纹尖端扩展到塑性较好的PMZ时,裂纹尖端钝化,随后接头余下部分以剪切形式发生断裂。     

16MnR低合金高强钢埋弧自动焊结晶裂纹产生原因分析和防止

在16MnR低合金钢埋孤自动焊工艺评定中,焊缝根部焊道纵向分布热裂纹沿奥氏体晶界开裂,属典型的结晶裂纹,它是由于结晶过程中S、P共晶物的偏析所引起.经过对比试验,母材、焊材化学成分均符合要求,且焊材H08MnA对结晶裂纹的敏感性低；通过焊接速度、焊接电流与裂纹率关系的试验分析可知,降低焊接速度或减小焊接电流均可减小结晶裂纹的产生；综合分析焊接线能量,确定了第一层施焊在较小线能量情况下,采用低焊速的方法能有效地防止结晶裂纹的产生；采用开槽引收弧板,点固焊距焊缝120 mm以上,有利于避免端部热裂纹产生.     

6082-T6铝合金双丝MIG焊接头裂纹的研究

采用扫描电镜和能谱仪等方法分析了6082-T6铝合金双丝MIG焊焊接接头裂纹的形貌以及形成机制。研究结果表明,双丝MIG焊焊接接头中裂纹主要是热裂纹,裂纹位于焊缝中部,沿焊缝中心长度方向开裂;裂纹断口表面密排着由枝晶端头组成的颗粒状凸起,枝晶的凸起处圆滑并且无损伤痕迹;裂纹产生的原因主要在于焊接过程中成分偏析导致发生共晶转变,在晶界处形成α-Al-Mg2Si低熔点共晶液态薄膜状组织和6082-T6铝合金有高的线膨胀系数,焊缝金属在凝固过程中产生极大拉伸应力。     

硅对SAl5356铝合金焊丝显微组织和性能的影响

研究了硅对SAl5356焊丝及其焊接的5083铝合金焊缝显微组织及力学性能的影响. 结果表明,Si元素含量在0~0.12%时,随着Si元素含量的增加,SAl5356焊丝及其焊接接头强度稍有升高,塑性稍有下降;当Si元素含量高于0.12%时,随着Si元素含量的增加,SAl5356焊丝及其焊缝组织中含硅粗大相增多,焊丝拉伸性能下降,硬度不均匀性加剧,焊接接头强度及弯曲性能变差. 特别是当Si元素含量超过0.2%后,合金中含硅粗大相在晶界处富集,与α(Al)基体构成鱼骨状共晶组织,焊丝及其焊接接头力学性能下降更加明显,铝线材的强度比峰值下降了约12%,断后伸长率下降了约45%. 因此从提高SAl5356焊丝及其焊缝性能角度考虑,Si元素含量不宜超过0.2%,以控制在0.12%以内最佳.     

6082和ZL101铝合金低熔共晶测试与分析

焊缝金属凝固过程中,低熔共晶的熔化温度及其在晶间的分布形态对焊接凝固裂纹敏感性有较大影响。通过采用水淬法得到了6082和ZL101两种铝合金低熔共晶的分布形态;采用差热分析法测试了焊缝金属中低熔共晶的熔化温度和吸热量。结果表明,铝合金材料不同低熔共晶的成分和分布形态有较大不同,6082材料有Al-Mg2Si和Al-Mg2Si-Si＋Al-AlFeMnSi两种低熔共晶,其熔化温度分别为555℃和595℃。该材料低熔共晶在晶界以薄膜状分布;ZLl01有^J．si和Al-Mg2Si-FeMgSi6Al8-Si两种低熔共晶,这两种低熔共晶在晶界以连续网状形式分布,熔化温度分别为544℃和577℃。该结果有助于进一步研究焊接凝固裂纹的开裂行为。     

Microstructure characteristics and liquation behavior of fiber laser welded joints of Mg-5Zn-1Mn-0.6Sn alloy sheets

Fine-grained Mg-5Zn-1Mn-0.6Sn alloy sheets of 2 mm in thickness were welded by fiber laser welding. The appearance and microstructures of the welding joints and liquation behaviors in the partially melted zone (PMZ) were investigated. The results show that, with the lower welding power and higher welding speed, the width and depth of the joints decrease. Moreover, some pores are detected at a very high welding speed. There are two kinds of liquation phenomena in the PMZ. One is the liquation network along grain boundaries associated with the liquation of substrate and segregation-induced liquation, the other is the molten pool involved with the liquation of the residual second phases at the boundaries. However, the liquation of substrate and the segregation-induced liquation are the main liquation mechanism in the PMZ.     

Effect of Sr modification on microstructure and thermal conductivity of hypoeutectic Al−Si alloys

Trace amount of Sr (0.05 wt.%) was added into the hypoeutectic Al−Si (3−12 wt.% Si) alloys to modify their microstructure and improve thermal conductivity. The results showed that the thermal conductivity of hypoeutectic Al−Si alloys was improved by Sr modification, and the increment and increasing rate of the thermal conductivity gradually increased with Si content increasing. The improvement of thermal conductivity was primarily related to the morphology variation of eutectic Si phases. In Sr-modified Al−Si alloys, the morphology of eutectic Si phases was a mixed morphology of fiber structure and fine flaky structure, and the proportion of the fine flaky eutectic Si phases gradually decreased with Si content increasing. Under the Si content reaching 9 wt.%, the proportion of fine flaky eutectic Si phases was nearly negligible in Sr-modified alloys. Correspondingly, the increment and increasing rate of thermal conductivity of Sr-modified alloys reached the maximum and tended to be stable.     

Si含量及热处理对Al-Si-Mg铝合金焊丝堆焊层耐磨性的影响

4043铝合金焊丝熔化后流动性良好,焊后不易产生结晶裂纹,广泛适用于6000系铝合金的焊接。使用4043铝合金焊丝在材料表面堆焊,可以修复部分材料表面出现划伤与磨损。本研究中,使用4043铝合金焊丝,配合钨极惰性气体保护焊进行表面堆焊实验,使用金相显微镜,扫描电镜,硬度测试及耐磨性测试等分析检测手段研究了Si含量及热处理工艺对焊后堆焊层耐磨性的影响。结果表明,提高焊丝中Si含量可以增加共晶硅颗粒的数量。而热处理可以有效球化共晶硅颗粒,显著提高堆焊层的耐磨性。     

Effects of grain size and precipitation on liquation cracking of AZ61 magnesium alloy laser welding joints

Abstract

Four kinds of wrought AZ61 alloy sheets with different microstructural features were successfully welded by CO₂ laser beam butt welding. Welding joints without visible pores were obtained under optimum process parameters. Effects of grain size and precipitation on liquation cracking behaviours of the laser welding joints were investigated. As far as the as rolled alloy sheets were concerned, liquation in the partially melted zone (PMZ) was visible along grain boundaries, and the extent of liquation was more serious in the alloy sheets with larger grains. As far as the as aged alloy sheets were concerned, plenty of precipitates (β-Mg₁₇Al₁₂) were involved and liquation in the PMZ was found both at grain boundaries and within grains. Moreover, the extent of liquation was more serious in the alloy sheets with more precipitates. It is promising to reduce liquation cracks in the PMZ of magnesium alloys by grain refinement, reducing the size and the quantity of the low melting point phase, and modifying its distribution.     

Si元素含量对激光快速成形制备Nb-Si二元合金显微组织演变的影响

以铌粉和硅粉为原料,采用双通道同轴送粉制备了四种不同Si元素含量的Nb-Si二元合金,通过扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）及X射线衍射仪（XRD）等分析了合金的显微组织演变及维氏硬度.结果表明,硅含量由7%增加至25%,合金的显微组织由Nb_SS+Nb₃Si转变为初生Nb_SS+（Nb_SS/Nb₃Si）共晶,硅含量为18%时,呈Nb_SS/Nb₃Si全共晶组织,硅含量提高至25%,合金中出现初生β-Nb₅Si₃相,并仍存在Nb_SS/Nb₃Si共晶组织.铌和硅粉末在激光作用下原位反应并快速凝固,显著细化了Nb-Si合金的显微组织.随硅含量增加,硅化物含量逐渐增加,合金显微硬度由746 HV增至1 342 HV.     

含Ca及Si镁合金的显微组织及力学性能

采用光学显微镜、扫描和透射电子显微镜研究了含Ca、 Si镁合金的显微组织特征. 铸态下, 仅含Ca的镁合金主要由镁基体和晶界离异共晶组织(Mg Mg2Ca)组成; 加入约0.5%(质量分数)Si后, 晶界离异共晶组织消失, 在晶界附近及晶内形成弥散分布的细小点状(球状)、针状和粗块状CaMgSi相; 当含Si量较高(约1.0%)时, 出现中国字形(针状)的Mg2Si相. 固溶时效后, 只含Ca的镁合金中晶界处离异共晶组织消失, 代之以长大了的颗粒状Mg2Ca相; 而Mg-Ca-Si合金的固溶时效组织较铸态无明显变化. 对合金常温和高温短时拉伸性能也作了初步探讨.     

Hydrogen generation using the corrosion of Al-Sn and Al-Si alloys in an alkaline solution

We investigated the effects of adding Sn and Si to Al alloys on the corrosion of the alloys and the generation of hydrogen from an alkaline solution using the alloys. With increasing Sn content of up to 20 wt% in the Al-Sn alloy, the volume fraction of the Sn phase as a cathodic site at grain boundaries increased, and consequently, the hydrogen generation rate from an alkaline solution by the alloy also increased. In addition, the quenched Al-Sn alloys had smaller grain sizes compared to the furnace-cooled alloys, and accordingly, exhibited a slightly higher hydrogen generation rate. A galvanic cell was formed between the Al grain and the Sn phase of the grain boundary, and accordingly, intergranular type corrosion was observed on the Al-Sn alloys. Compared with the Al-Sn alloys, a more uniform type corrosion was observed on the Al-Si alloys because the nobler Si was uniformly distributed in the eutectic region formed between the primary Al grains. The hydrogen generation rate increased with an increasing Si content up to 10 wt% and was greater for the furnace-cooled samples than that for the quenched samples due to the more clearly formed eutectic structure.     

金属型铸造Mg-Zn-Sn合金的非平衡组织及力学性能

采用金属型铸造了Zn、Sn不同质量分数但总量为10%的Mg-xZn-(10-x)Sn合金,研究了其铸态组织特别是非平衡共晶组织及合金的力学性能。结果表明,Mg-Zn-Sn合金铸态组织为α-Mg、MgZn及(或)Mg2Sn相组成。Mg-9Zn-Sn和Mg-Zn-9Sn合金均产生了层片状共晶相,Mg-5Zn-5Sn合金中的共晶β相(MgZn和Mg2Sn)呈小块状均匀分布在晶界上,且基本上均为离异型共晶。采用夏尔公式计算出合金的非平衡共晶体积分数,Mg-9Zn-Sn合金中的共晶分数最高达14%,共晶组织几乎都呈现片状结构。力学性能试验结果表明,Mg-5Zn-5Sn合金具有最好的综合力学性能。此外,根据Zn、Sn原子在Mg中的固溶量的测试结果,进一步分析了合金的强韧性。     

奥氏体不锈钢激光焊接过程中残留液体金属的在线观察

激光焊接时较快的冷却速度,有可能促进凝固热裂纹的生成,而凝固热裂纹的生成与凝固温度区间内的残留液体金属行为直接相关.采用由高速摄像机和光学显微镜头组成的摄像装置,针对SUS304,SUS316,SUS310S等3种奥氏体不锈钢激光焊接熔池后端残留液体金属的凝固行为进行高速高倍在线观察,对不同焊接速度下的熔池凝固行为进行了分析,并对3种材料凝固前沿残留液体金属的存在范围进行了量化比较.结果表明,在线观察法可辨别的残留液体金属是固液相共存区间的一部分,在线观察得到的残留液体金属的存在范围与热裂纹试验获得的热裂纹敏感性有较好的对应关系.     

[例14]微等离子体电解氧化技术及在汽车零部件上的应用

激光成形修复ZL104合金的修复区组织由α-Al和α-Al+Si共晶组织构成,熔池底部组织由列状α-Al枝晶构成,中部和顶部组织由α-Al等轴晶和枝晶间α-Al+Si共晶组织构成,观察到的气泡多封存在熔池底部的α-Al列状枝晶层中。基体区组织由粗大的α-Al枝晶和α-Al+Si共晶构成,观察不到明显的热影响区。从修复区向基体区过渡,硬度值呈减小趋势。修复试样拉伸测试中,断裂均发生在铸件基体处,表明激光修复区的强度高于所修复的铸件材料。