坡口形状对GH536焊接接头组织及力学性能的影响

为探讨不同坡口角度对GH536镍基高温合金焊接接头组织及性能的影响,研究了其焊缝中心及热影响区组织、硬度及疲劳裂纹扩展速率。结果表明:随着坡口角度的减小,焊缝尺寸变大,热影响区范围扩大,焊缝中心的组织发生改变,硬度逐渐提高;相同应力强度因子幅条件下,GH536高温合金大角度坡口焊接接头具有较高的疲劳裂纹扩展速率,但小角度坡口的焊接接头疲劳裂纹扩展速率增加相对较快;在设计GH536镍基高温合金焊接坡口时,要综合考虑焊缝开裂的难易程度及疲劳裂纹扩展速率。     

GH625合金氩弧焊焊接接头的疲劳裂纹扩展性能

研究了钨极氩弧焊GH625高温合金焊接接头的室温疲劳裂纹扩展行为。采用金相显微镜及扫描电镜对其焊接接头的显微组织和疲劳裂纹扩展断口形貌进行观察。结果表明,GH625高温合金的钨极氩弧焊焊接接头主要是由枝晶状焊缝组织和γ奥氏体等轴晶母材组成,焊缝区析出大量的白色针状δ-Ni3Nb相和块状颗粒状Laves相;其焊接接头的显微硬度高于母材;室温下,在低ΔK区间,GH625高温合金钨极氩弧焊焊接接头的疲劳裂纹扩展速率比母材低,这是由于焊缝处硬质的析出相、二次裂纹以及扩展路径的曲折多样使得其裂纹扩展时需要消耗更多的能量;在高ΔK区间内,焊接接头疲劳裂纹扩展速率高于母材。     

钛合金激光焊接接头的组织和力学性能

对2.5mm厚BT20钛合金激光焊接接头各区域(包括焊缝和热影响区)的组织特征进行了观察,并测试了焊接接头各区域的显微硬度分布以及室温条件下的接头拉伸、弯曲、疲劳及断裂韧度等力学性能.研究结果表明,焊接接头各区域的微观组织均以"网篮状"马氏体组织为特征,接头各区域显微硬度均高于母材.接头静抗拉强度基本与母材相当,塑性略低于母材.接头中值疲劳寿命与应力水平有很大的关系.在低应力水平下,接头中值疲劳寿命与母材相当,而在高应力水平下,接头中值疲劳寿命远低于母材.接头焊缝金属的断裂韧度显著低于母材,而热影响区断裂韧度则介于母材和焊缝金属之间.     

Al-Mg-Mn-Er-Zr合金激光焊接接头的疲劳性能

研究了Al-Mg-Mn-Er-Zr合金薄板及其激光焊接接头的静态拉伸性能和疲劳性能,并获得相应的S-N曲线及条件疲劳极限.通过微观组织分析及疲劳断口观察,探讨了Al-Mg-Mn-Er-Zr合金激光焊接接头的疲劳断裂原因.结果表明,Al-Mg-Mn-Er-Zr合金激光焊接接头存在明显的组织不均匀性,母材为典型的轧制组织,焊缝区的显微组织为细小等轴晶,晶粒尺寸约为40μm,热影响区为再结晶组织;激光焊接接头的抗拉强度低于母材,存在焊接接头软化的现象,接头系数约为0.73;激光焊接接头的条件疲劳极限为母材合金的68.5％;焊接接头的组织不均匀性及焊缝中的第二相夹杂是影响接头疲劳性能的主要原因.     

GIL壳体5754铝合金FSW与GTAW接头组织和性能

针对GIL壳体材料5754铝合金,制备FSW和GTAW接头,并研究焊接接头的显微组织、拉伸性能、弯曲性能和冲击性能。结果表明,两种焊接方法下焊缝组织均为α-Al基体弥散分布着细小的β相(Al8Mg5),采用GTAW方法时,热影响区晶粒明显粗化;两种焊接接头的强度和弯曲性能均可以满足壳体的强度设计要求。由于FSW过程的搅拌作用,焊缝金属发生高温动态回复再结晶,因此FSW接头的抗拉强度和冲击性能更为优异。     

TA19钛合金惯性摩擦焊接工艺

采用惯性摩擦焊接工艺对TA19钛合金进行了焊接试验研究,针对不同工艺参数下的焊接接头力学性能进行了室温拉伸、高温拉伸及显微硬度等测试,并对优选工艺后焊接接头显微组织进行了分析. 结果表明,TA19钛合金具有良好的惯性摩擦焊接性,在合理焊接工艺条件下能得到高强度焊接接头;焊接接头各区域中焊缝区显微硬度最高,随着向母材区过渡,显微硬度逐渐降低;焊缝区为典型的动态再结晶组织,主要由少量沿β相晶界分布的沿晶α相+α′马氏体组成,热力影响区由变形初生α相+α′马氏体组成,热影响区微观组织与母材相近,仅有部分板条状β相及板条状次生α相发生交叉分布.     

分调控对BT20钛合金焊接接头疲劳性能的影响

通过在BT20钛合金电子束焊接过程中添加嵌料,改变接头熔合区的化学成分,研究成分的变化对其焊接接头焊缝区显微组织、显微硬度以及高周疲劳性能的影响.结果发现,成分调控在降低接头熔合区合金化程度的同时,还改变了熔合区的显微硬度分布.高周疲劳测试结果表明,成分调控BT20合金焊接接头的疲劳强度与传统焊接接头相当,比基体高;但是在780 MPa的高应力水平下,疲劳寿命随疲劳峰值应力的增加迅速降低,样品在焊缝区断裂的几率增加,表明成分调控会降低焊接接头高应力水平下的疲劳性能.     

焊接速度对TC18钛合金厚板电子束焊接接头疲劳性能的影响

采用电子束焊接的方法,实现了15mm TC18钛合金厚板的焊接。利用光学显微镜、扫描电镜及透射电子显微镜对接头的宏观形貌、显微组织及断口特征进行分析,并用电子万能试验机测试了接头的疲劳性能,研究了不同焊接速度(10 mm/s、20mm/s、30mm/s)对TC18钛合金厚板电子束焊接接头疲劳性能的影响。结果表明,焊缝熔合区主要由柱状的β相和针状的α马氏体相组成。随着焊接速度的增加,焊缝区上熔宽、中熔宽、下熔宽都呈明显减少,焊缝区晶粒细化,导致焊接接头疲劳性能增加。在Nf =107时,随焊接速度从10mm/s增加到30mm/s,焊缝疲劳极限提高近29%。接头疲劳试验断口可分为疲劳裂纹源区、裂纹扩展区和裂纹瞬断区三个典型区域,疲劳裂纹都起源于试件表面,随着焊接速度增大,瞬断区占的比例减小,疲劳性能增强。     

船用钢板微纳药芯焊丝焊接接头的组织及硬度分布

研究了采用添加纳米稀土颗粒的微纳药芯焊丝焊接EH36船用钢板焊接接头的组织和硬度分布,并与相同试验条件下的普通药芯焊丝焊接接头进行了对比。研究表明,微纳药芯焊丝中所引入的纳米稀土颗粒,不仅发挥了纳米效应,细化了焊缝区的组织,而且还发挥了稀土活性效应,促使热影响区组织和层间重熔区组织得到细化、焊接接头尺寸减小以及表面变得光滑。     

焊接速度对TC18钛合金厚板电子束焊接接头疲劳性能的影响（英文）

采用电子束焊接的方法,实现了15 mm TC18钛合金厚板的焊接。利用光学显微镜、扫描电镜及透射电子显微镜对接头的宏观形貌、显微组织及断口特征进行分析,并用电子万能试验机测试了接头的疲劳性能,研究了不同焊接速度(10、20、30 mm/s)对TC18钛合金厚板电子束焊接接头疲劳性能的影响。结果表明,焊缝熔合区主要由柱状的β相和针状的α马氏体相组成。随着焊接速度的增加,焊缝区上熔宽、中熔宽、下熔宽都呈明显减少,焊缝区晶粒细化,导致焊接接头疲劳性能增加。在Nf=10~7时,随焊接速度从10 mm/s增加到30 mm/s,焊缝疲劳极限提高近29%。接头疲劳试验断口可分为疲劳裂纹源区、裂纹扩展区和裂纹瞬断区3个典型区域,疲劳裂纹都起源于试件表面,随着焊接速度增大,瞬断区占的比例减小,疲劳性能增强。     

FV520B钢十字焊接接头的疲劳性能

用金相显微镜和扫描电镜观察了FV520B钢焊接接头母材、焊缝及热影响区的微观组织;并通过透射电镜给出了母材和焊缝的微观形貌。结果表明:母材组织为细小均匀的回火马氏体、弥散分布的析出相及高密度位错,而焊缝为粗大的板条马氏体及少量的析出相,说明母材力学性能优于焊缝。利用疲劳实验获得了高平均拉应力下接头的疲劳强度及S-N曲线等。通过对疲劳断口的观察,发现疲劳断裂主要有两种形式:破坏于焊趾处和焊接缺陷处,由于这里严重的应力集中,加速了疲劳裂纹的萌生。     

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。     

稀土元素对新型Al-Mg合金焊接接头组织和性能的影响

研究了Sc,Zr元素对新型Al-Mg合金焊接接头组织和性能的影响。建立了MIG电弧二维数值分析模型,模拟出电弧温度场的分布情况,电弧最高温度超过20 000 K,且温度分布存在较大的温度梯度,说明高温电弧对合金有益元素有一定的烧损作用。采用合金元素不同的焊丝ER5356,ER5B06和ER5B71作为填充材料,对2 mm厚新型Al-Mg合金进行MIG焊接试验,研究高Mg焊丝添加不同稀土元素对焊接性能及组织的影响。结果表明,使用3种焊丝均可获得性能优良的焊接接头,使用ER5B06焊丝的接头力学性能得到一定提升,但焊缝晶粒细化效果不明显;使用复合添加Sc,Zr微量元素的ER5B71焊丝,接头晶粒能够有效细化,力学性能进一步得到提升。3种焊丝中,采用ER5B71焊丝的焊接接头强度最高,焊接系数为83%,焊接接头中起到细化晶粒作用的析出相以Al3(Sc,Zr)为主。同时,无论采用哪种焊丝,焊接热影响区未发生明细的晶粒粗化,说明在母材中加入一定的Sc,Zr微量元素,可提升合金材料抗软化能力,有效抑制热影响区再结晶行为。 创新点： 采用电弧物理数值模拟和进行试验结合的方法,进行研究论证,使研究内容充实,有理论深度,更具说服力;选择具有稀土元素的铝合金和焊丝作为研究对象,对新材料及焊材的研发具有一定指导意义。     

Fatigue Behavior of Dissimilar Al–Mg–Si/Al–Zn–Mg Aluminum Alloys Friction Stir Welding Joints

In this study, fatigue properties and fracture mechanism of dissimilar Al–Mg–Si/Al–Zn–Mg aluminum alloys friction stir welding(FSW) joints were investigated and the effect of the sheet configuration on the fatigue behavior of the FSW joints was also discussed. Results showed that the joints owned better fatigue properties when the Al–Zn–Mg aluminum alloy was placed at the advancing side(AS). At 10~7 cycles, the fatigue strengths of Al–Zn–Mg–AS and Al–Mg–Si–AS joints were, respectively, 105.6 and 90.1 MPa. All joints fractured at the heat-affected zone at the Al–Mg–Si alloy side. Transmission electron microscopy results showed that better fatigue property of the Al–Zn–Mg–AS joint was associated with the bridging effect of the bigger secondary phase particles.     

Analysis of martensite transformation behaviour in welded joint using low transformation temperature welding wire

Abstract

Low transformation temperature welding (LTTW) wire has been found to improve the fatigue strength in welded joints. In the present study, the temperature dependence of the mechanical properties in a dual phase microstructure of austenite and martensite was estimated using the properties of full austenite and full martensite in numerical analyses. A welding method effective for residual stress reduction and fatigue strength improvement was shown by applying a calculation method under transformation superplasticity and transformation induced plasticity in high strength steel welded joints. With this method, the influence of the welding pass sequence on the residual stress distribution and fatigue strength was examined in a boxing fillet welded joint using LTTW. The transformation tensile residual stress in the weld toe was decreased by sectioned welding, and the fatigue limit by sectioned welding with LTTW improved in comparison with the fatigue limit of a joint welded with conventional wire in the same process.     

电子束焊接对调质15CrMnMoVA高强钢组织及性能的影响

为实现高淬火倾向的航空高强钢材料的高质量接头,以15CrMnMoVA高强钢为研究对象,进行了电子束焊接工艺试验研究;针对不同结构的电子束焊接接头,分析了焊缝显微组织特征、焊接接头的显微硬度分布和力学性能,探讨了电子束焊接工艺对接头组织性能的影响。结果表明,15CrMnMoVA钢的焊缝中心形成了网篮状马氏体组织,其显微硬度为典型的马鞍形分布。不同锁底结构的电子束焊接接头的拉伸性能基本都与母材相当,但其疲劳性能差异明显,锁底长度为1.5 mm时焊接接头的疲劳性能较好。     

SiCp/AlMMCs填充含Sc、Ce、Be的TiB2原位增强焊丝与4047焊丝的TIG焊研究

使用自制的含Sc、Ce、Be的TiB₂原位增强与4047焊丝为填充材料对T6态SiCp/AlMMCs 进行TIG焊,对接头的力学性能、显微组织以及断口形貌和第二相粒子进行分析。结果表明：两种焊丝焊接该种材料的焊缝成型优良,4047焊丝成型更加美观；TiB₂接头的抗拉强度明显优于ER4047接头,平均强度达到171.88MPa,相对于4047接头强度提高40.03%,TiB₂粒子起到了原位增强的作用；两种接头的硬度值在焊缝中心近似呈对称分布,焊缝区硬度最低,平均值分别为：71.65HV、60.02HV,热影响区硬度的“过时效”现象明显；焊缝中SiC颗粒较少,存在严重贫瘠区 ,未发现明显的Al₄C₃脆性物；显微组织都为枝晶组织,但4047接头焊缝枝晶粗大,TiB₂接头焊缝晶粒细小,稀土元素Sc、Ce、Be起到了细化晶粒的作用,且TiB₂粒子在焊缝中分布均匀；TiB2接头断口中气孔较少,为韧-脆性混合性断裂,韧窝中第二相粒子较多；4047接头断口中气孔较多,为韧性断裂,韧窝中第二相粒子较少。     

工艺参数对复合搅拌摩擦点焊接头力学性能的影响

采用LF21铝合金研究了复合搅拌摩擦焊时焊接工艺参数(旋转速度、旋转半径)对焊接接头力学性能的影响.结果表明,当其它焊接参数一定时,焊点的力学性能随着搅拌头旋转速度的增加而增加,当搅拌头的旋转速度增加到1 200 r/min时,焊点的剪切力达到最大值为3.47 kN,随着搅拌头旋转速度的进一步增加,焊点的力学性能开始降低.改变旋转半径,焊点的力学性能随着旋转半径的增加而增加,当旋转半径达到0.5 mm时,焊点的剪切力达到最大值为3.47 kN,然后,随着旋转半径的继续增加,焊点的力学性能开始降低.LF21铝合金的复合搅拌摩擦点焊焊点的微观组织与直插式搅拌摩擦点焊不同的是,在塑性环的边上形成了一个由第二层塑性环形成的"耳朵形"区域.     

Formation of intermetallic compounds in Al and Mg alloy interface during friction stir spot welding

The spot welding of Al plate to Mg plate was produced by friction stir spot welding using various tool rotation speed and duration time of the tool to investigate the effects of the welding parameters on the reaction of Al and Mg alloy. The interface microstructure and phase were investigated using optical microscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The mechanical properties of the joints are evaluated using tensile test. Experimental results show that intermetallic compounds were formed in the interface of the Al and Mg alloys. The thickness of intermetallic compounds layer increases with increasing tool rotation speed and duration time, and has a significant effect on the strengths of the joints. Heavy thickness of intermetallic compounds layer seriously deteriorates the mechanical properties of the joints. The intermetallic compounds layer mainly contains Al₃Mg₂ and Al₁₂Mg₁₇     

TA15钛合金焊接接头性能与断裂行为研究

对TA15钛合金氩弧焊和电子束焊焊接接头的性能与微观组织进行了分析研究,并结合断口观察,对其断裂行为进行了研究.结果表明,两种焊接接头强度均与母材相当,而塑性明显降低.焊接接头热影响区组织均呈现从粗大等轴组织到魏氏组织的过渡变化特征.疲劳断裂位置一般位于靠近熔合线的焊缝区域,主要原因是此区域存在组织突变和熔合线气孔.焊接气孔对接头疲劳性能影响较大.两种焊接接头疲劳断口特征存在明显区别.