2091Al-Li合金TIG焊焊接接头组织与强度

研究了２０９１Ａｌ－Ｌｉ合金ＴＩＧ焊焊接接头焊态及不同热处理状态下的显微组织和拉伸性能。结果表明：在焊态焊缝区已存在少量细小的沉淀强化相δ′相,但由于其体积分数小,沉淀强化作用弱,此对固溶强化为主强化机制,接头强度较低,接头强度系数为６４％,焊后经人工时效处理,由于有大量的沉淀强化相δ′和Ｓ′相析出,沉淀强化作用强,接头强度有明显提高,接头强度系数可达８９％,焊后经固溶处理加入人工时效,沉淀强化相     

焊后热处理对铝锂合金激光焊接头微观组织的影响

采用Nd:YAG激光对3 mm厚5A90铝锂合金薄板进行激光焊接,焊后对接头进行了固溶-时效处理,对热处理前后接头微观组织和显微硬度的分布进行了对比研究。研究结果表明,焊态5A90铝锂合金激光焊焊缝组织晶粒形态为等轴枝晶,未观察到强化相;经过焊后处理后,接头不同区域组织均呈现明显的晶界,焊缝金属晶粒形态转变为等轴晶,焊缝组织均匀性得到改善,并且焊缝金属晶粒内部弥散析出较多的δ'强化相。焊态下5A90铝锂合金激光焊焊缝的显微硬度低于母材,焊后热处理使焊缝金属中δ'强化相析出从而使焊缝的硬度显著提高。     

TC17钛合金线性摩擦焊接头组织及力学性能分析

针对固溶时效态TC17钛合金焊态及焊后热处理态线性摩擦焊接头，进行显微组织及力学性能对比分析. 结果表明，焊态时焊缝组织发生了回复与再结晶，由于焊后冷却速度较快，生成了亚稳定β相，焊缝区发生了软化；热力影响区组织沿受力变形方向拉长、细化、交替呈带状分布，加工硬化程度较高，显微硬度明显高于其它区域；热影响区由于二次次生α相基本溶解于亚稳定β相，导致显微硬度显著降低. 经过焊后热处理，亚稳定β相发生时效分解，析出了弥散程度更高的针状次生α相使得焊接区硬度大幅度提高. 由于亚稳定相的生成，焊态接头发生软化，拉伸均断裂在焊缝区，抗拉强度达到母材强度91.8%，断口呈脆性断裂形态；焊后热处理态接头由于二次次生α相的析出，起到弥散强化的作用，拉伸试验均断在母材，断口呈典型韧性断裂形态.     

双级时效对7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊组织及应力腐蚀敏感性的影响

采用搅拌摩擦焊方法对3 mm厚7050-T7451铝合金进行焊接，为改善接头应力腐蚀敏感性，焊后进行121 ℃ × 5 h + 163 ℃ × 27 h双级时效处理. 通过对微观组织、显微硬度以及应力腐蚀敏感性的分析，研究双级时效对焊接接头性能的影响. 结果表明，双级时效后晶粒发生粗化，晶界内析出相和周边无沉淀析出带(PFZ)变宽，导致在热影响区和热力影响区出现大量不连续晶界；接头热影响区的显微硬度有所下降，但范围明显变窄，接头组织的均一性得到改善；时效处理后的接头在进行应力腐蚀试验 60天后仍未发生断裂，而未经时效处理的接头在1天内全部发生断裂，说明双级时效有效降低了焊接接头的应力腐蚀敏感性.     

焊后热处理对6061铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

采用搅拌摩擦焊对2 mm厚6061-T6铝合金板材进行连接,研究焊后时效、固溶处理、固溶时效工艺对接头的显微组织及力学性能的影响。结果表明:焊后接头焊核区发生了动态再结晶,形成了细小的等轴晶;热机影响区晶粒发生明显的塑性变形而呈拉长形状。焊态及焊后时效处理的接头硬度分布大致相同,焊缝中心两侧约12 mm范围内的硬度明显低于母材。经过固溶及固溶时效后,接头焊核区硬度显著升高,焊态接头软化现象基本消除。经焊后固溶时效后,β″-Mg_2Si强化相析出,接头的抗拉强度、伸长率显著增大,拉伸断口存在大量细小的韧窝,呈韧性断裂状态。     

CuCrZr合金电子束焊接头微观组织与力学性能优化

本文针对聚变堆新型波导管结构材料CuCrZr合金开展电子束焊接探索,结合微观表征和力学试验,系统研究了焊接工艺和焊后热处理条件对接头显微组织与力学性能的影响。在此基础上解析了接头的形成机制及焊接工艺调控接头组织性能的本质原因。结果表明：CuCrZr合金电子束焊接头由热影响区、熔合区和焊缝区组成,其中热影响区又可分为细晶区和粗晶区。接头最佳抗拉强度达到了333 MPa,满足ITER中波导管的焊接要求(>280 MPa)。焊后热处理能显著改善接头的显微组织与应力分布。接头在500℃热处理12 h的抗拉强度达到了408 MPa,比未热处理的接头提高了22.3%。焊后热处理促进了焊缝区中Cr相析出,增强了析出强化效应。     

焊后热处理对铝锂合金电子束焊接头组织与性能的影响

对2090铝锂合金电子束焊接头进行焊后热处理,热处理工艺为530℃固溶0.5h+190℃时效12h。结果发现,焊接接头的抗拉强度由焊态下的331MPa提高到热处理后的415MPa,焊后热处理使接头的强度大大提高。金相组织观察表明,铝锂合金电子束焊接头经过热处理后焊缝晶粒形貌由焊态下的等轴树枝晶转变成等轴晶,并且在晶粒内部和晶界处析出细小的强化相。XRD相结构分析显示接头焊缝中的强化相主要为δ′(Al3Li)、T1(Al2CuLi)、β′(Al3Zr)等。TEM观察证实,热处理后2090铝锂合金接头焊缝中析出了多量的球状δ′相和针状T1相。拉伸断口分析表明,铝锂合金电子束焊接头在焊态下为带韧窝的穿晶断裂,经过热处理后接头断裂模式转变为沿晶断裂。     

热处理对TC21钛合金线性摩擦焊接头组织与性能的影响

基于先进飞机构件研制需求,针对TC21钛合金线性摩擦焊接头,设计了3种热处理制度,开展了焊态及不同热处理状态下接头显微组织及力学性能研究. 结果表明,焊态试样的焊缝区由细化的β晶粒组成,晶内析出含有大量位错的针状马氏体,起到了位错强化作用,显微硬度相比母材明显提高,热力影响区由于次生α相发生了溶解,显微硬度相比母材有所降低. 热处理后焊接接头内的α相发生了显著变化,在高温区退火时,长时间保温导致初生条状α相长大,在低温区退火则促进了次生针状α相的析出;所有热处理后的接头进行拉伸试验后均断裂于母材区,经过双重退火的接头其焊缝区及热力影响区组织均为β转变组织+初生长条状α相 + 次生针状α相,并且各区域显微硬度基本与母材一致,组织更加均匀.     

固溶时效对2524铝合金光纤激光焊接接头组织和性能的影响

采用光学显微镜(0M)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、拉伸实验等研究了固溶时效处理对2524铝合金光纤激光焊接接头的显微组织及力学性能的影响.结果 表明:焊后固溶时效处理可以显著改善接头区域的元素分布,在495℃固溶处理1h时后,粗大的第二相基本溶解,接头的抗拉强度、伸长率和硬度分别为421 MPa、12.9％和125.5 HV;随着时效温度的升高,焊缝区硬度更快达到峰值,经190℃时效4h后,接头的抗拉强度、伸长率和硬度分别为436 MPa、8.0％和134.8 HV.热处理后,接头的热影响区发生再结晶,熔合线附近仍存在粗大的柱状晶,焊缝区晶粒未发生明显改变,焊缝依然是整个焊件最薄弱的区域.     

时效处理对铝锂合金电子束焊接头耐蚀性能的影响

对铝锂合金电子束焊接头进行焊后热处理,研究了时效处理前后接头各区域的晶间腐蚀、剥蚀和电化学腐蚀行为。结果表明,接头经过时效处理后,焊缝晶界析出的T1(Al_2CuLi)相数量增加,并且形成了明显的晶界无沉淀带(Precipitate Free Zone,PFZ)。焊态下接头未出现晶间腐蚀,热影响区和母材区均出现了孔蚀;焊后时效处理增大了接头的晶间腐蚀倾向,热影响区同时发生了孔蚀和晶间腐蚀,母材区出现了严重的晶间腐蚀。焊态下焊缝和热影响区均具有优异的抗剥蚀能力,母材区对剥蚀的敏感性较高;焊后时效处理可提高接头母材区的抗剥蚀能力,但会增大热影响区的剥蚀敏感性。电化学腐蚀测试表明,与时效后的接头焊缝相比,焊态下焊缝的自腐蚀电位较高,腐蚀电流密度小,具有相对较好的耐蚀性。     

焊后热处理对6063铝合金激光填丝焊接头组织与性能的影响

采用激光填丝焊对6063铝合金进行焊接,并对焊接接头进行人工时效和固溶+人工时效的热处理。通过光学显微镜、扫描电镜观察及拉伸试验,对焊后经不同热处理的焊接接头组织和性能进行研究。结果表明:未热处理的焊接接头抗拉强度为196 MPa,焊缝内部为铸态组织,弥散分布着Mg₂Si强化相,熔合线附近存在向焊缝内部生长的粗大柱状晶,焊缝内部为细小的树枝晶,焊缝中心为等轴晶;经时效处理后,焊接接头组织不均匀性和强化相的分布得到改善,焊接接头抗拉强度提高27 MPa;经固溶+时效处理的焊接接头抗拉强度提高64 MPa,焊缝组织、熔合区及热影响区组织得到显著细化。焊接接头均为韧脆混合断裂;时效处理的断口韧窝大小差异较大,韧窝较深;固溶+时效处理后的断口韧窝大小均匀,韧窝尺寸较大较深,韧窝数量更多。     

焊后热处理对AA7075铝合金DP-MIG焊接接头组织及力学性能的影响

采用双脉冲熔化极精性气体保护焊（DP-MIG）工艺方法焊接AA7075-T651铝合金,焊接试板采用固溶处理（480℃×50 min）后水淬,再进行（80℃×24 h）+（120℃×24 h）两级人工时效热处理,通过金相观察、扫描电镜观察、X射线衍射分析、拉伸试验以及硬度测试,研究焊后热处理（PWHT）工艺对焊接接头显微组织及力学性能的影响.结果表明,焊缝区经热处理后,晶粒由枝晶向等轴晶转变,晶界处非平衡第二相溶解,晶界变细,焊缝显微组织特性改善明显;焊接接头经热处理后,抗拉强度由342.5 MPa提高到490 MPa,接头强度系数为0.872,焊缝软化区硬度得到较大改善,焊接接头力学性能有显著提升.     

Toughness evaluation of a shielded metal arc carbon-manganese steel welded joint subjected to multiple post weld heat treatment

This study was part of a program to investigate the influence of multiple post weld heat treatment (PWHT) on the fracture toughness and defect tolerance of a welded joint. The present work reports base metal data obtained for a quenched and tempered BS7191 Grade 450EM steel (0.10wt%C–1.08wt%Mn), weld metal data for a ferritic multipass weld obtained by shielded metal arc welding using an AWS E9018M type electrode, and heat affected zone (HAZ) data obtained using a modified bead on groove technique for different PWHT conditions. The effect of the repeated heat treatment cycles on the mechanical properties was evaluated by hardness tests and toughness testing assessed by Charpy V-notch and crack tip opening displacement (CTOD) techniques. The characterization of the microstructure was undertaken utilizing optical and electron microscopy. As fabrication codes for new equipment do not allow more than three PWHT cycles, the application of more cycles is only justifiable for old equipment when a fitness for purpose criterion is applied and these restrictions are not applicable. The results obtained are currently applied in repair work and revamps of pressure vessels and gas storage tanks.     

焊后热处理对31CrMoV9钢电子束焊接接头组织及性能的影响

研究了31CrMoV9钢电子束焊接接头在焊后去应力退火、焊后调质两种不同焊后热处理状态下的焊缝组织与性能,并与同等强度等级下的母材组织与性能进行了对比研究。结果表明,接头焊后组织为板条马氏体及少量残留奥氏体;焊缝经调质处理后,组织为相对均匀的回火索氏体,接头力学性能与母材相当,相比于焊后去应力退火处理,焊缝冲击性能大幅提高。两种类型的焊后热处理均未消除焊缝柱状枝晶等凝固组织形态,但焊后调质工艺可减轻焊缝柱状枝晶组织偏析,并使之细化,使得焊缝与母材的组织与硬度更加均匀;焊后经多次重复淬火,焊缝经检测均未见裂纹,说明焊后采用调质工艺可行,这为提高焊缝冲击性能提供了可行工艺路线。     

聚变堆用CLAM钢激光焊接接头显微组织及性能

对聚变堆用CLAM钢进行了激光焊接试验,并对接头进行740℃/1 h焊后回火处理,分别对热处理前、后接头的显微组织及性能进行了研究.结果表明,获得了成形良好、无缺陷的焊接接头;焊态下,焊缝由淬硬的板条马氏体和大量的δ铁素体组织组成.完全淬火区由板条马氏体和极少量的δ铁素体组成,其硬度高达545 HV;焊后热处理使焊缝及完全淬火区的板条马氏体分别转变为碳化物弥散分布的回火马氏体和回火索氏体组织.显著降低了接头的淬硬程度,最大硬度仅比母材高约15%;焊后回火热处理前、后接头的抗拉强度均高于基体母材,虽然焊后热处理使接头强度有所降低,但仍达到原始母材的98%以上.     

X80管线钢热丝TIG焊接接头显微组织和力学性能

采用热丝TIG焊对X80钢板进行对接,并研究了接头的显微组织和力学性能。结果表明:焊缝区主要为针状铁素体(AF)组织,热影响区粗晶区主要为贝氏体铁素体(BF)和粒状贝氏体(GB)组织,细晶区主要是多边形铁素体(PF)和少量贝氏体组成;焊接接头的平均抗拉强度为643 MPa,断裂在母材区;在-30℃时焊缝区的冲击吸收功高于热影响区,焊缝主要是韧脆混合断裂为主,而HAZ主要以脆性断裂为主。焊缝区的硬度较高,焊接接头HAZ存在硬化和软化现象。     

颗粒增强SiCp/6061Al复合材料焊接接头组织与拉伸断裂行为

以颗粒增强SiCp/6061Al复合材料为试验材料,采用混合气体交流TIG(钨极氩弧焊)方法,填加4047铝硅焊丝,成功地实现了对焊焊接.利用光学显微镜分析复合材料在焊接热循环作用下,接头的热影响区组织变化;利用拉伸试验,研究了复合材料接头的力学性能;利用扫描电镜观察断口形貌,微观组织及成分.结果表明,复合材料焊接工艺要求比较苛刻,接头性能低于基材性能,焊缝处是复合材料焊接接头的最薄弱环节,增强相SiC颗粒的分布不均是导致接头强度降低的主要原因,断口形貌呈脆性解理断裂.     

焊后热处理对异种合金摩擦焊件组织与性能的影响

用金相观察、SEM分析和拉伸试验等方法研究不同的焊后热处理制度对异种合金(Ti2AlNb/TC11)线性摩擦焊接件显微组织与力学性能的影响。结果表明:仅进行时效热处理时,随着保温时间的延长或热处理温度的提高,焊缝两侧热影响区条状α/O相析出量不断增加,焊接接头强度也相应得到提高;固溶及时效热处理后,TC11合金侧热影响区在晶界上析出大量粗条状α相,Ti2AlNb合金侧热影响区晶界主要由条状O相构成,焊接接头强度超出母材TC11合金的强度。     

Microstructure and mechanical properties of friction stir welding joint during post weld heat treatment with different zigzag lines

Zigzag line is a common defect in friction stir welding(FSW) joint.The formation mechanism of the zigzag line in Al-Cu alloy FSW joint and its influence on the microstructure and mechanical properties during post weld heat treatment(PWHT) were studied by scanning electron microscopy(SEM),microhardness and tensile tests.It is found that the occurrence of zigzag line for PWHT joint is determined by PWHT process which in nature depends on residual stress and thermal stress of FSW joint.The optimization of PWHT process to reduce the residual and thermal stress can trigger for the deterioration of mechanical properties of PWHT joints with zigzag line.No obvious decrease of tensile properties is observed for T6-450 and T6-495 joints although zigzag line appears in the weld.PWHT determines the sizes of zigzag line cracks and consequently determines the fracture location and characteristics of FSW joint.