TC4线性摩擦焊接头的力学性能及组织变化特点

用自制的XMH-160型线性摩擦焊机进行了TC4线性摩擦焊试验研究.利用前期试验优化的工艺参数进行焊接,获得了100%焊合率的焊接接头.对焊后试件进行了拉伸性能试验,拉伸试件均断在远离焊缝的母材区,表明接头的力学性能指标超过了母材.对接头解剖后进行了组织分析和显微硬度测试,发现焊缝中部宽约60μm,边缘宽约110μm,焊缝两边的金属流线组织呈对称分布;焊缝中心区为α β超细晶组织,近缝区为不同程度的α β变形组织,但晶粒未明显长大;焊缝的显微硬度明显高于母材.接头组织的上述变化特点是拉伸力学性能和显微硬度均高于母材的主要原因.     

线能量对TRIP钢激光焊接接头显微组织及力学性能的影响

使用光纤激光对碳质量分数为0.28%,碳当量为0.7的TRIP钢进行焊接。通过对激光焊接接头显微硬度、拉伸性能及显微组织进行测试和表征,研究了线能量对TRIP钢焊接接头显微组织和力学性能的影响。结果表明,线能量在43.75 J/mm至30.55 J/mm之间进行变化对焊缝的平均显微硬度影响不明显;焊接样品抗拉强度与母材强度接近,随着线能量的降低,焊接样品塑性损失逐渐降低;激光焊接形成的焊缝由板条马氏体及下贝氏体组成,焊缝的显微组织形貌及组成相类型随线能量的变化未发生显著改变;线能量可影响热影响区的温度梯度,使热影响区显微组织的空间分布发生改变。     

DH36钢水下摩擦叠焊接头组织性能分析

采用天津大学自主研制的摩擦叠焊设备进行了DH36钢水下摩擦叠焊试验,对摩擦叠焊接头进行了显微组织观察和硬度测试,对比分析了不同焊接压力和不同焊接环境(水下和空气)下接头不同位置的拉伸性能. 结果表明,水下摩擦叠焊接头不同部位显微组织与硬度均存在较大差异,焊缝区组织以板条马氏体和条状及粒状贝氏体为主,硬度最高值为489.3 HV10,焊缝上部区域硬度值略高于下部,中间单元焊缝(后焊)硬度值整体上高于两侧单元焊缝(先焊);焊接压力增加能一定程度改善接头连接质量;空气中焊接的试件平均抗拉强度高于水中焊接接头.     

TC4钛合金水下湿法激光焊接焊缝组织与性能

使用光纤激光器对TC4钛合金进行了水下湿法激光焊接试验,通过在TC4表面预置焊接辅助剂实现了增加水下湿法焊接熔深的同时对焊缝进行保护的目的. 对焊缝的微观组织和力学性能进行了分析,结果表明,预置焊接辅助剂后,焊缝熔深增大,焊接阈值增加,焊缝中裂纹减少. 焊缝中心主要由初生α和马氏体组织α'相组成,在熔池底部还保留有粗大的β晶界,焊缝由于水的急冷作用出现了淬硬组织,显微硬度远高于TC4母材. 水下焊接拉伸试验试件均断裂在焊缝处,焊接接头平均抗拉强度值为439 MPa,呈现为脆性断裂.     

中厚板6082铝合金激光-MIG复合焊工艺与力学性能研究

采用激光-MIG复合焊工艺对中厚板6082铝合金进行焊接,焊接完成后,对焊缝进行了显微组织观察、硬度测试以及拉伸性能检测。结果表明,当激光功率为4.5 kW,焊接速度为1.2 m/min,离焦量为5 mm,送丝速度为8 m/min时,焊缝表面成形良好;焊缝熔合区显微组织均为等轴枝晶,晶粒较小,热影响区较窄,并且焊缝上部的组织相较于焊缝下部较为细小密集;焊接接头的热影响区硬度较母材和焊缝中心最高;焊缝的平均抗拉强度为251.9 MPa,接近于母材。     

TC4钛合金高真空电子束焊接工艺研究

对TC4钛合金薄板进行高真空电子束焊接,结合室温拉伸试验和硬度试验,研究了焊接接头的显微组织及性能。结果表明,焊缝和热影响区的组织内部均析出了针状的α'马氏体,焊缝中心单位面积内析出的该相比热影响区较多。随着焊接速度的增大,接头抗拉强度和断面收缩率均先增大后减小。焊接接头的显微硬度分布为距离焊缝中心越远,硬度越小。焊缝的显微硬度比热影响区硬度平均高25~30 HV,热影响区的显微硬度比母材硬度平均高20~30HV。在电子束流为17 m A、聚焦电流为498 m A、焊接速度为1000 mm/min下焊接,焊接效果较好。     

7 mm厚TC4钛合金电子束焊接头组织和性能

采用真空电子束焊对7 mm厚TC4钛合金板进行焊接,利用光学显微镜对焊接接头显微组织进行表征,分析不同区域显微组织,通过显微硬度、拉伸试验、冲击试验、弯曲试验对力学性能进行测试,借助扫描电镜对拉伸、冲击断口形貌进行观察,对焊接接头显微组织演变规律和性能进行研究。结果表明,真空电子束焊焊接接头成形良好,TC4钛合金母材组织由α相和β相组成,焊缝区组织由原始的β相转变而成α′相（针状马氏体）,为粗大的柱状晶组织,热影响区组织由均匀且细小的针状马氏体α′相及原始的α相和β相组成;焊缝区显微硬度高于热影响区和母材区,从焊缝顶部到根部显微硬度逐渐下降;焊接接头抗拉强度高于母材抗拉强度;V形缺口在焊缝区的冲击试样具有较好的韧性。     

工程机械厚板高强钢D-Arc高效焊接工艺

采用D-Arc焊接方法对工程机械用Q690D厚板开展了对接和T形接头进行焊接试验,对焊接试样的焊缝成形、显微组织和显微硬度进行了分析,并开展了拉伸、弯曲和冲击的力学性能测试。结果表明,25 mm板厚对接接头和30 mm T形接头采用D-Arc焊接技术,相对于常规气保焊,不仅焊接道数少1/3以上,且熔深明显增大,焊缝成形美观。在较大的焊接电流参数下,微观组织没有出现异常的粗化,热影响区最高硬度和软化区的最低硬度与母材的硬度相比,未出现异常。拉伸性能、弯曲性能和冲击性能测试均合格。     

淬火状态下45钢线性摩擦焊接头的组织变化及性能特点

对淬火状态下的45钢进行了线性摩擦焊接试验,分析了焊接接头的组织变化特点,并对接头的拉伸性能和显微硬度进行了测试.结果表明,接头分为明显的焊缝区、热-结构影响区和热影响区三个区.与母材的马氏体组织相比,接头发生了明显的组织转变,并表现出一定的显微硬度分布.接头的拉伸性能优于母材.     

半导体激光焊接85Cr17与0Cr18Ni9不锈钢的组织与性能

采用半导体激光作为焊接热源,对高碳马氏体不锈钢85Cr17和奥氏体不锈钢0Cr18Ni9进行对接焊试验,分析了焊接接头的显微组织并测试了显微硬度和拉伸强度.结果表明:采用半导体激光焊接工艺可实现85Cr17和0Cr18Ni9的对接焊,获得连续、平整的焊缝;焊缝中心区域主要为等轴晶,近中心区为柱状晶与树枝晶的混合组织.靠近基体侧的焊缝边缘区为柱状晶组织;焊缝区的平均硬度高于两种基材;拉伸试样均断在85Cr17侧热影响区,未焊透时,焊接接头抗拉强度达到0Cr18Ni9母材的88%,焊透时,抗拉强度达到0Cr18Ni9母材的95%以上.     

固溶处理对选区激光熔化AlSi10Mg合金激光焊孔隙缺陷的影响

针对选区激光熔化成形AlSi10Mg铝合金焊接过程中氢气孔敏感性高的问题,采用固溶脱氢与真空固溶脱氢的方法对比了脱氢处理对合金激光焊接接头孔隙缺陷的影响,分析了不同状态下激光焊焊缝气孔分布、组织演变及力学行为。结果表明,固溶处理能够有效减少选区激光熔化成形AlSi10Mg铝合金激光焊焊缝气孔率,且真空固溶处理效果最好,气孔率从沉积态激光焊接焊缝的2.64%降到真空固溶态焊缝的0.14%;通过对接头组织的演变与基板物相形态、成分的变化分析阐述了孔隙出现的原因,揭示了真空热处理是解决由于基板中预先存在的较高含量的氢导致焊缝氢气孔形成的有效方法。固溶后母材硬度明显下降,各试板焊缝的平均硬度为80HV,较为一致;固溶态试板焊接接头抗拉强度为143MPa,低于沉积态接头,但延伸率增加到了24%,表现为韧性断裂特征。     

高强钢CO2激光-MAG复合焊接性能

为了研究CO₂激光-熔化极活性气体保护焊（MAG）复合焊接性能,采用CO₂激光和CO₂激光-MAG复合焊接590MPa级高强度钢,对其焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究.结果表明,激光-MAG复合焊接的焊缝金属中,MAG电弧作用区主要为珠光体和贝氏体,激光作用区主要为马氏体;激光-MAG复合焊接的焊缝金属中Mo和Mn合金元素的分布具有不均匀性;激光和激光-MAG复合焊接的试件焊接接头拉伸性能完全满足要求,焊缝强度高于基体强度;激光-电弧复合焊缝金属在-60℃～+15℃试验温度范围内的冲击韧性比激光焊缝金属高;激光-MAG复合焊接焊缝金属硬度在250～400 HV之间,高于基体金属的硬度.     

ULCB钢电子束穿透焊组织与性能

为了进一步探索ULCB钢的焊接性能,采用真空电子束穿透焊不同束流强度对14 mm钢板对接接头进行了焊接,通过焊缝形貌比较,束流强度为100 mA时,接头焊缝成形最好,选取该接头做了拉伸、硬度、冲击试验及金相组织分析.结果表明,拉伸试样的断裂区域在母材区,抗拉强度为761 MPa、屈服强度为669 MPa,硬度范围在270~330 HV;冲击试样的断裂区域在热影响区,焊缝区平均冲击功为288 J,热影响区平均冲击功为273 J;接头显微组织中,焊缝区和热影响区产生了α'马氏体相,使焊缝区和热影响区产生相变强化,导致焊接接头的强度和硬度均高于母材.     

921A钢激光-MAG复合焊接头组织及性能

针对6 mm厚的921A钢板,采用激光-MAG复合焊接工艺进行对接焊试验,并对焊接接头的显微组织、硬度、拉伸性能、耐腐蚀性能等进行了分析。结果表明,采用激光-MAG复合焊工艺可获得成形连续美观的焊接接头,无未熔合、裂纹、气孔等缺陷;焊缝组织为针状铁素体、少量沿晶界析出的先共析铁素体及长条状贝氏体,热影响区组织为马氏体;焊接接头的拉伸性能和冲击性能均符合国家标准要求,焊缝强度高于母材,但塑韧性低于母材。峰值硬度在热影响区,为315 HV,焊缝硬度约为280 HV,符合最高硬度不得超过410 HV的规定。焊缝耐电化学腐蚀性能最强,母材次之,热影响区最低;激光和MAG电弧2种热源共同作用区域的组织分布更加均匀,硬度及耐腐蚀性能较激光单独作用区域有了明显改善。 创新点： 采用激光-MAG复合焊实现了6 mm厚度921A钢板无缺陷对接焊的一次焊接成形。焊缝晶粒更加细化,分布更加均匀;焊缝抗拉强度、硬度、电化学腐蚀性能均高于母材,冲击吸收能量满足船级社要求。     

高氮奥氏体焊丝焊接超高强钢接头组织和性能

为解决超高强钢焊接冷裂纹问题，采用强度低于母材的高氮奥氏体丝材进行GMAW工艺试验，研究在不同坡口角度下超高强钢焊接接头组织性能. 结果表明，采用该焊丝获得的接头焊缝成形良好，焊缝截面未见裂纹缺陷. 熔合线附近组织主要为针状和板条状马氏体，焊缝组织主要为奥氏体及被奥氏体基体所包围的铁素体树枝晶. 熔合线附近马氏体区硬度平均值为530 HV；焊缝区硬度平均值为275 HV. 相对于60°坡口接头，90°坡口接头熔合线附近马氏体组织硬度更高. 90°坡口接头的抗拉强度平均达到850 MPa，最高达887 MPa，而60°坡口接头抗拉强度平均仅为690 MPa.     

铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊接头组织与性能分析

选用1 × 3结构的ER5356铝合金多股绞合焊丝,进行5A06铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊对接试验,通过金相、扫描电镜、电子背散射衍射、拉伸和硬度测试等方法对20 mm厚焊接接头的微观组织和力学性能相关性进行分析. 结果表明,铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊工艺性较好,焊缝主要由α(Al)基体和弥散分布的Al₃Mg₂第二相组成,焊缝中心区以等轴晶为主,晶粒的平均尺寸为34.83 μm;热影响区晶粒细小,存在回复再结晶,晶粒的平均尺寸为10.21 μm. 焊接接头硬度在75 ~ 90 HV之间,其中熔合区硬度值最低,为母材硬度值的84.6 %;焊接接头平均抗拉强度292 MPa,为母材抗拉强度的84 %,拉伸试件断口断裂位置为熔合区附近,呈现出韧性断裂特征.     

电子枪零件钽钼激光焊接显微结构和性能分析

采用脉冲固体激光器电子枪零件钼和钽进行激光焊接工艺试验，利用金相显微镜、扫描电镜、万能材料试验机、电子显微硬度分析仪、X 射线衍射仪、振动台、电子枪真空除气系统等研究了电子枪金属零件焊缝焊接表面成形、接头区域的组织形貌、界面元素分布、断口形貌、显微硬度与接头力学性能、焊接接头物相、电子枪随机振动及工作状态下电性能和热性能。 结果表明，优化焊接参数后焊接的电子枪经受了在微波管中连续高温工作的考验。 振动试验和电子枪性能试验检验了电子枪组件的焊接牢固程度和焊接质量，验证了激光焊接工艺在小批量微波管研制、生产和应用过程中的可靠性。     

ST14钢激光拼焊板焊缝组织及成形性能分析

对1.5mm和0.8mm两种规格的ST14钢等厚激光拼焊板焊缝部位进行杯突试验,比较焊缝与母材杯突值;再对由这两种规格组合拼焊的不等厚激光拼焊板进行单向拉伸试验,检验拼焊板经拉伸后的断裂部位;分析焊缝区组织及其硬度变化,研究激光焊接参数变化对ST14钢拼焊板成形性能的影响.结果表明,焊缝深冲性能低于母材,焊缝杯突值受焊接速度影响,随焊接速度增加而增加;激光焊缝抗拉强度高于母材;对于1.5 mm拼焊板,提高焊接速度,加快焊缝冷却,有利于生成细小的针状铁素体,可提高激光拼焊板的成形性能;而0.8 mm板焊缝生成晶粒细小的粒状贝氏体组织,可使焊缝区材料成形性能接近母材;焊缝及其热影响区的硬度高于母材硬度.     

激光冲击对电火花修复SiCp/Cu复合材料裂纹力学性能的影响

利用钕玻璃激光冲击强化设备对经电火花堆焊修复的 SiCp/Cu 复合材料裂纹进行了激光冲击强化处理,研究了激光冲击强化处理对电火花堆焊修复裂纹的影响.用 X 射线应力仪测定了沿垂直焊缝方向表面残余应力的分布状况,用微机控制电子万能试验机测量拉伸性能,用显微硬度计测试了焊缝表面的显微硬度.结果表明,当激光脉冲能量为 35J,激光光斑直径为 5mm 时,激光冲击强化处理可以减小或消除焊缝表面残余拉应力,提高经电火花堆焊修复的 SiCp/Cu 复合材料裂纹试样的抗拉强度,还可以提高堆焊焊缝表面显微硬度.

Abstract：

The crack of SiCp/Cu composite weld restored by electro-spark overlaying was processed by Nd: glass laser, and effects of laser shock processing on the electro-spark overlaying weld crack were analyzed. Surface welding residual stress distribution alone the transverse direction of the weld was investigated by X-ray diffraction techniques, the tensile strength of the weld was investigated by strength test, and the micro-hardness distribution of the weld surface was measured with a micro-hardness tester. The results show that when laser power is 35 J and laser spot diameter is 5 mm, the laser shock processing can reduce the welding residual stresses,which even change from the tensile stress into compressive stress,and improve the tensile strength and the hardness of SiCp/Cu composite weld restored by electro-spark overlaying.     

光束摆动和氮气合金化对钼合金接头组织和性能的影响

钼合金熔化焊接存在晶粒粗大、晶间偏析问题,导致接头力学性能差,采用激光束摆动和氮气合金化方法开展试验研究.结果表明,单独采用光束摆动措施后,焊缝区平均晶粒尺寸减小约28％,焊缝中心显微硬度从190?HV提高到200?HV,钼合金对接接头抗拉强度从29.83?MPa提高到130.03?MPa.单独采用氮气合金化(保护气体...