激光焊接TRIP590钢焊缝微观结构及形成机理研究

通过扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射分析(EBSD),研究了TRIP590钢激光焊接接头的界面微观结构和形成机理。SEM分析表明,焊接接头焊缝区组织为马氏体组织,热影响区组织主要是贝氏体和铁素体,离焊缝位置越近,马氏体量越多。EBSD分析表明,母材区的晶粒分布均匀,都是大角度晶界,没有明显的择优取向。热影响区晶粒大小不均,贝氏体有相同或相近的取向。焊缝区板条尺寸最为粗大,有明显的织构。残余奥氏体弥散分布在晶粒内部或晶界,焊缝和热影响区晶界取向差都是1°~5°之间的小角度晶界,大量的小角度晶界导致焊缝与热影响区的塑性要小于母材。     

测量镀铬层界面韧性的激光屈曲法

为了测量强界面电镀铬层的界面韧性,利用连续CO2激光器对钢基体上的电镀铬层表面进行循环扫描实验。结果表明:该种加热方式能够诱发铬层沿激光扫描方向呈周期性分布的屈曲变形。在此基础上,结合涂层屈曲变形理论,提出测量镀铬层界面韧性的激光屈曲法。该方法只需对一个屈曲单元的最大屈曲高度和屈曲半长进行测量,就可给出界面韧性。作为应用举例,利用该方法对上述镀铬层/钢基体结构界面韧性进行了测量。     

塑性变形导致的镀锌板基体表面粗糙化现象

以热镀锌板单向拉伸试验为基础,运用化学退镀以及随后的基体表面粗糙度测量和横截面标记观测等试验手段,比较了塑性变形前后基体表面及界面的形貌,得出,塑性变形过程中,基体表面作为界面的一部分会产生粗糙化现象,但这种粗糙化会受到镀锌层的抑制,因此界面并不会出现明显的形貌变化,然而这种基体表面粗糙化所产生的应力,可能导致界面失效。     

焊接速度对TRIP590钢激光焊接头组织性能的影响

利用金相、拉伸及硬度试验研究不同焊接速度对TRIP590钢激光焊接头组织结构及力学性能的影响。结果表明,接头热影响区(HAZ)组织主要由贝氏体、铁素体及残留奥氏体组成,焊缝区(WZ)主要由板条状马氏体组成,随焊接速度提高,马氏体板条更加细长,晶粒细化。接头宏观断裂发生在母材区,其抗拉强度与母材相当。接头焊缝区硬度达430 HV,约为母材2倍,随焊接速度提高,热影响区变窄,焊缝硬度增加。     

激光淬火基体对铬层主裂纹在基体内扩展路径的影响

提出了先激光离散淬火预处理基体后，再镀铬提高镀铬身管寿命的复合工艺。靶场实验身管解剖表明，激光淬火基体可以控制铬层主裂纹在基体内按原路径扩展，不向界面偏折。其控制机理是由于在原始基体和铬层之间存在一个具有沿原路径方向递减的硬度梯度激光处理层，导致该方向的裂纹驱动力增加，诱导裂纹在基体内按原路径扩展。     

基体界面屈服强度和残余应力失配对界面裂纹扩展的影响

对基体界面屈服强度和残余应力失配情况下的界面裂纹扩展机制进行了力学理论分析,并通过位错与裂纹的关系理论计算了界面裂纹尖端塑性区尺寸。结果表明:当界面裂纹由低强度区向高强度区扩展时,高强度区的残余压应力和屈服强度减少了裂纹尖端的塑性区长度和裂纹尖端张开位移,从而起到了抑制界面裂纹扩展的作用。     

激光焊接工艺对TRIP590钢焊接接头组织性能的影响

采用三因素、三水平正交实验方法设计激光焊接试验参数,研究了离焦量、焊接功率和焊接速度对TRIP590钢接头组织性能的影响,以断后伸长率为标准,获得了最佳工艺参数为功率2500 W,焊接速度67.7 mm/s,离焦量1 mm。结果表明,当离焦量为负值和零时接头焊缝区域硬度比离焦量为正值时高,此时马氏体的转变较充分,且热影响区马氏体和贝氏体组织较多,但焊接功率较大且焊接速度较低时接头焊缝的宽度无增大趋势,而在较低的焊接功率下,选择合适的离焦量会增大焊接热输入,进而促使焊缝硬度增加,马氏体的转变更加充分。     

初始镀铬层的基体溶解法研究

利用基体溶解法通过高分辨扫描电镜（HRSEM）研究了钢基体激光淬火对初始镀铬层组织结构及形貌的影响.结果表明：初始镀铬层的形貌遗传了激光离散淬火基体的周期表面形貌,即激光完全相变硬化区、过渡区和原始基体;基体激光淬火不仅细化淬火区的晶粒、提高其硬度和耐蚀性,而且使激光淬火区上的初始镀铬层晶粒大大细化且排列非常致密.     

高碳Nb-Ti-V堆焊层中碳化物的特殊效应

通过SEM和TEM对目前市售的美国著名的高碳Cr-Mo-W高硬度耐磨堆焊层和自行设计的高碳Nb-Ti-V堆焊层进行了研究.研究表明:高碳Cr-Mo-W堆焊层基体组织为孪晶马氏体,内含微裂纹,碳化物沿晶界呈网状分布;高碳Nb-Ti-V堆焊层基体组织为束状板条马氏体,碳化物硬质点呈颗粒状弥散分布,这不仅使堆焊层达到较高的硬度,而且使其基体属低硬度高塑性,抗裂性大大提高.通过对高碳Nb-Ti-V急冷熔滴的研究,探讨了产生此效果的机理.     

镍基高温合金纳秒激光脉冲制孔再铸层形成过程数值模拟

镍基高温合金纳秒脉冲激光制孔过程中,会沿孔壁形成一层再铸层,严重影响合金的使用寿命。考虑了熔体内热对流和热传导作用,以及反冲压力、表面张力、热毛细力等因素的影响,建立了镍基高温合金纳秒脉冲激光制孔的三维数学模型。开展了脉冲能量为24mJ时,各脉宽参数下纳秒脉冲激光制孔的数值模拟研究。模拟结果与实验吻合较好。结果表明再铸层是由热和力共同作用下形成的。制孔过程中,孔壁温度很高,最高温度达到3200K以上,孔壁温度分布不均匀;反冲压力是引起熔体流动的重要因素,反冲压力导致的熔体流动速度很大,脉宽200ns时,最大可达到60m/s;并且由于表面张力的影响,孔壁会出现许多不规则的凹陷和凸起。由于熔体在孔开口处的对流作用,导致再铸层厚度在开口处最大。脉宽对熔体流动和再铸层的形成具有重要影响,脉宽越小,熔体速度越大,流动越剧烈,制孔后形成的再铸层厚度越薄。