钛/钢复合板显微组织及拉伸和疲劳断口分析

室温下对TA2/Q345爆炸复合板进行静态拉伸和动载拉-压高周疲劳试验,分析其拉伸和疲劳力学性能;用金相显微镜、扫描电镜对TA2/Q345复合板界面金相组织和拉伸、疲劳断口进行分析.结果表明:结合界面至基材Q345显微组织演变为等轴细晶区、纤维状变形组织区、扭曲原始组织、原始组织区(铁素体和珠光体条带);结合界面至覆材TA2表面,出现孪晶组织.拉伸断口为韧性断裂,结合界面波状分离;疲劳断口为准解理断裂,疲劳断裂的应力远低于静态拉伸.     

坡口形式对钛/钢复合板对接接头组织及性能的影响

为研究钛/钢复合板熔焊对接坡口工艺,设计出V型、双V型及X型坡口形式,每种坡口的焊接试验均采用4种不同焊接材料,并通过OM、SEM、EDS及X射线探伤等测试,研究坡口形式对钛/钢复合板熔焊对接接头组织及性能的影响。结果表明,钛/钢复合板开双V型坡口,接头各层焊缝组织过渡最平缓,钛层为细小的颗粒状α等轴晶,近钛层为细小的颗粒状晶粒,近钢层为不规则的铁素体和块状珠光体,钢层为铁素体和珠光体;3种坡口形式接头力学性能均与母材差距较大,接头硬度变化均较小,但双V型坡口接头综合力学性能最佳;双V型坡口钛侧为沿晶断裂和穿晶断裂相结合的断裂机制,钢侧为韧窝断裂和滑移断裂相结合的断裂机制。     

层厚比对TA1/X80复合板组织和性能的影响

为明确层厚比与对钛/钢复合板组织及力学性能的关系,推进TA1/X80层状爆炸复合板在油气运输、航空航天领域的应用,采用爆炸-轧制法,制备7种不同层厚比的TA1/X80层状复合板,通过拉伸、冲击、弯曲、硬度等实验研究层厚比对复合板组织、力学性能的影响,利用OM、SEM、EDS等检测实验分析断口形貌及断裂机制。结果表明:TA1/X80爆炸-轧制复合板界面以周期性波状咬合机制结合,组织均呈流线状,在过渡区Ti、Fe元素发生扩散;TA1、X80层厚比增加,复合板的抗拉强度、屈服强度、塑性、韧性、正弯强度、正弯挠度均呈线性降低趋势,背弯强度和背弯挠度线性增大,且随着向界面靠近,钢侧硬度降低,钛侧硬度升高;由钛侧到钢侧,拉伸断面由沿晶断裂机制过渡为准解理断裂机制,冲击断面由撕裂韧窝断裂机制过渡为等轴韧窝断裂机制。     

超声冲击对铝合金MIG焊接接头超高周疲劳性能的影响

通过超声疲劳试验和超声冲击试验,探究A7N01P-T4铝合金焊接接头未冲击和冲击后疲劳试样超高周疲劳性能,利用高分辨扫描电镜对失效断口进行观察。结果表明:冲击后试样超高周疲劳寿命相对于未冲击试样有显著提高,两条曲线均连续下降,当循环周次为2×106周时,未冲击试样疲劳强度为69.30 MPa,冲击后试样疲劳强度为97.72 MPa,提高了41.0%;未冲击试样疲劳裂纹从焊趾表面萌生,冲击后试样焊趾处表层组织得到强化,裂纹从焊趾转移至焊缝表面萌生;两组扩展区形貌均主要以穿晶断裂为主,伴随大量的撕裂棱,局部观察到沿晶形貌,为典型的解离断裂特征,瞬断区观察到大小不同的韧窝,为韧性断裂特征。     

螺栓连接结构冲击断裂行为数值模拟

为研究螺栓连接结构冲击作用下的力学性能,利用有限元软件构建模型,数值模拟其断裂行为。用Q235和Q345两种钢制备4种试样,用摆锤与热模拟示波冲击法,分析试样的冲击断裂行为。结果表明:试样1比试样2初始断裂时间短、裂纹扩展速度快、完全断裂失效行为早,且侧向膨胀值低,塑性变形较低;试样1与试样3、4相比,试样4的螺栓直径大、冲击能量较高,侧膨胀值较低;热模拟示波冲击中连接结构热影响区的韧性、最高载荷、冲击后的位移均与热输入量成反比。     

超声冲击对7A05铝合金焊接接头性能的影响

对7A05铝合金采用双丝MIG焊接工艺得到的焊接接头进行超声冲击处理,并从焊趾处应变与应力、抗拉强度、疲劳寿命和疲劳断口扫描等方面对经过超声冲击处理和未经超声冲击处理的试样进行对比研究。研究结果显示,经过超声冲击处理的试样,焊趾处拉应力减小,抗拉强度增大,平均疲劳寿命变长。疲劳断口扫描显示冲击后材料在断裂前发生明显的塑性变形。     

TA1-Q345爆炸焊接复合板组织与性能研究

采用爆炸焊接法获得TA1-Q345复合板,兼具TA1钛合金钢的高耐蚀性和Q345钢的高强度.对复合板界面显微组织观察发现结合界面以往复循环波纹结合,界面两侧金属不同程度塑性变形,界面波纹状端部存在熔化区.对界面EDS面扫描显示界面两侧金属元素相互扩散.结果表明:界面处显微硬度最高,沿两边母材方向硬度逐渐减小,直到和母材硬度相同.复合板纵向剪切强度为334 MPa,横向剪切强度为298 MPa,均高于理论下限(196 MPa).     

稀土对11%Cr铁素体不锈钢组织和性能的影响

测试了添加稀土元素和Ti、Nb的11%Cr铁素体不锈钢的力学特性,观察了退火后冲击试样的断口形貌,利用金相显微镜和透射电镜观察退火前后不锈钢的组织,分析加入稀土的铁素体不锈钢韧性变化原因。结果表明:退火前添加稀土比添加Ti、Nb的11%Cr铁素体不锈钢综合力学性能提升效果好;退火后添加稀土的11%Cr铁素体不锈钢为韧性断裂,这是由于稀土夹杂物在晶界上富集,起到钉扎效应。     

深孔熔咀电渣焊补技术及其接头性能研究

在轨道车辆装配和检修过程中,转向架经常因螺纹孔牙型受到损伤而报废。利用深孔熔咀电渣焊补技术对受损的螺纹孔进行焊补,然后将焊补试样重新加工螺纹孔。通过宏观金相、显微组织和冲击断口SEM观察,以及拉伸性能、弯曲、冲击性能、硬度和疲劳试验等手段对焊补试样进行测试,研究其最佳深孔焊补深宽比以及修复后螺纹孔的性能与原始材料的性能变化情况。结果表明,熔咀电渣焊技术焊补的试样以及修复的螺纹孔性能均高于原始母材,最佳的深宽比为1∶1~2∶1。     

电流方式对5356-TIG增材制造组织性能的影响

采用交流钨极氩弧焊(AC-TIG)方法成形多层单道5356铝合金薄壁件,研究电流方式对堆焊结构显微组织及力学性能的影响。结果表明:无脉冲电流方式成形件结合层组织呈枝晶状,基体存在大量尺寸为50～100μm的气孔和缩孔等缺陷,沉积层由尺寸为100～150μm的粗大等轴晶组成;脉冲电流试样结合层由具有明显择优取向的细小枝晶组成,气孔尺寸减小,沉积层由尺寸为50～100μm的等轴晶组成;两种电流成形试样硬度值变化规律相似,即沉积层硬度值稳定而结合层波动剧烈,脉冲电流成形试样强塑性均高于无脉冲电流,两种试样在拉应力作用下均沿切向以韧性断裂为主,断口呈典型等轴韧窝状。结果表明:采用低频交流脉冲调质堆焊工艺,可获得最佳堆焊结构件,为实际工程应用提供理论依据及技术支撑。     

35CrMnSi穿甲弹侵彻45钢靶板的微观组织观察

研究钢弹体侵彻韧性钢板的侵彻机理有理论意义和工程应用价值。用金相显微镜、扫描电镜研究了35CrMnSi穿甲弹侵彻45钢靶板后靶板和残余弹体的微观组织,并用显微硬度仪对试样的不同部位进行了硬度测试。结果表明,从界面到靶板内部其显微组织可分为:再结晶层,细晶层,形变层及基体组织。细晶层中的铁素体和珠光体的硬度最高。在侵彻过程中,弹靶相互作用,弹体边破碎、边穿甲,破碎主要是由绝热剪切带引起,靶板破坏形式主要为韧性扩孔。     

不同氮含量焊丝熔化极气体保护焊高氮钢的微观组织与力学性能

为研究不同氮含量焊丝对高氮钢焊缝组织性能的影响,采用自制的0.46[N]、0.61[N]、0.84[N]3种不同氮含量焊丝进行高氮钢熔化极气体保护焊焊接工艺试验.测试分析3种成分焊丝焊缝的固氮效果、气孔倾向、微观组织及力学性能.结果表明:随着焊丝氮含量的增加,焊缝氮含量升高,气孔倾向也增大;3种焊丝焊缝组织均由奥氏体+...     

热处理对D36钢接头组织及腐蚀性能的影响

采用手工电弧焊对D36级结构用钢进行焊接,分析预热保温工艺对焊接接头微观组织、硬度的影响,并通过电化学测试评价不同工艺焊缝金属在模拟海水中的腐蚀行为。结果表明:D36钢焊接热影响区铁素体和无碳贝氏体针状平行分布,焊缝区为柱状铁素体和粒状珠光体;经预热保温的焊缝晶粒细化、组织均匀,整体硬度大于210HV1.0,冲击韧性提高,裂纹倾向降低;焊缝经100℃预热+150℃保温后,焊缝腐蚀电流密度最低,为2.4μA/cm2,腐蚀电位接近母材,电荷传递电阻达3683Ω,膜层稳定性最佳,是最优的热处理工艺。     

高强钢激光-电弧复合焊接接头力学性能研究

为弥补高强钢在传统焊接中低效、变形严重、焊缝强度低等问题,采用6 kW光纤激光器和熔化极活性气体保护电弧焊复合焊接6 mm厚度的30CrNiMo钢板,在相同焊接工艺下使用ER50-6和ER308两种焊丝,焊后对两种焊缝的组织形貌和力学性能进行研究。研究结果表明：ER50-6焊丝焊缝为细小的针状马氏体组织,而ER308焊丝焊缝为粗大的柱状晶奥氏体;两种焊丝焊缝的硬度面分布也出现较大区别,ER50-6焊丝焊缝沿熔合线出现低硬度分布,ER308焊丝焊缝则在焊缝中心下部出现低硬度集中,二者对应拉伸断裂位置分别在熔合线处和焊缝中心;通过能谱分析得知,ER308焊丝中高含量的Cr元素在焊缝上部集中,导致焊缝上部淬硬性增强,硬度大幅上升,韧性急剧下降,并最终导致焊缝力学性能的薄弱。因此,采用复合焊接搭配ER50-6焊丝,可实现对6 mm厚30CrNiMo钢板以1.0 m/min速度的高效无变形焊接,焊缝强度高达1 197 MPa.     

含铜高纯低碳钢时效过程中微观组织的观察

含铜高纯低碳钢时效后具有较高的强度和韧性。为了研究含铜高纯钢时效过程中微观组织的变化,测定了试样时效处理后的维氏硬度,并利用扫描电子显微镜(Quanta400)研究了含铜高纯钢时效过程中的微观组织,分析了时效工艺与硬度、微观组织之间的对应关系。结果表明,试验钢在650℃时效103s时出现硬化峰。在时效过程中,富铜析出物优先在铁素体晶界处析出。随着时效时间的延长,试样处于过时效时,富铜析出物不断粗化长大,导致硬度的下降。     

钛-钢爆炸压接-轧制复合板的研究

为减小焊接炸药装药量,采用间隙配合的Q345燕尾槽钢板与TA2燕尾槽钛板,分别作为覆板和基板。燕尾槽的上底面、下底面和高分别为2,3,1 mm。所有燕尾槽的间隔为3 mm。间隙配合的钛板和钢板通过爆炸压接以及热轧得到尺寸为7.0 mm×300 mm×750 mm的钛-钢复合板。用力学性能检测以及微观形貌观察分析复合板界面结合质量。结果表明,间隙配合的燕尾槽钛板与钢板经爆炸压接-热轧工艺实现冶金结合,复合板界面结合良好,界面呈直线形,无金属间化合物生成,复合板弯曲性能良好。爆炸压接-热轧法制备钛-钢复合板相比爆炸焊接法可节约62.7%炸药。     

添加TiB2对石墨烯改性B4C陶瓷基复合材料抗弹性能的影响

为支撑新型轻质防弹装甲材料的研发和优化,以添加和未添加增韧相TiB2的两种石墨烯改性碳化硼(B4 C)陶瓷复合材料为研究对象,研究其在12.7 mm口径穿甲弹侵彻下的失效机理.利用维氏硬度计、三点弯曲法和单边切口梁法获得两种陶瓷基复合材料的维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性3个准静态力学性能参数,通过残余穿深试验研究两种复合...     

中厚度铝合金激光-MIG复合焊接组织与性能研究

激光-MIG复合焊接技术是目前焊接领域研究的热点,它能提高焊接速度、减小焊接变形和优化接头组织等特点。针对10 mm厚的5052铝合金采用激光-MIG复合焊接技术进行焊接,利用光学显微镜、扫描电镜和维氏硬度计等工具对焊接接头组织、元素分布和力学性能等进行研究,结果表明:采用复合焊接方法可以实现高速焊接中厚度铝合金,焊缝成形美观、界面熔合良好,焊接接头软化区较小,焊接接头强度达到母材强度的94.4%。     

高氮奥氏体不锈钢与603马氏体高强钢焊接接头组织及性能

高氮奥氏体不锈钢与603马氏体高强钢因优越的力学性能在装甲防护领域具有广阔的应用前景。根据“低强匹配”原则,采用ER307Mo奥氏体不锈钢焊丝对30 mm厚的高氮奥氏体不锈钢和603马氏体高强钢脉冲熔化极惰性气体保护焊对接焊接,并分析焊接接头微观组织及力学性能。研究结果表明：试验得到了表面成形良好、内部无裂纹、未熔合等缺陷的焊接接头;焊缝组织主要为奥氏体以及被奥氏体基体包围的铁素体树枝晶,高氮奥氏体不锈钢熔合线附近组织主要为奥氏体,603钢熔合线附近组织主要为条片状马氏体、贝氏体以及回火马氏体;接头的断裂形式以韧性断裂为主,存在少量的解理断裂特征,能谱仪点扫描结果表明,韧窝中心的第2相粒子为富Fe的碳化物;焊接接头的平均抗拉强度达722 MPa,平均断后延伸率达20.2%;焊缝金属的动态屈服强度为913 MPa,最大工程应力为2 045 MPa,抗冲击性能优于603钢母材。     

X70钢在役焊接热循环及粗晶区组织性能研究

以X70管线钢为实验材料进行了在役焊接修复的研究,测定了在役焊接的热循环曲线,并与空冷焊接对比研究了粗晶区的组织和硬度。研究结果表明,在役焊接热循环曲线和常规空冷焊接有很大不同,高温停留时间和t8/5都远远小于常规空冷焊接。过快的冷却速度导致粗晶区生成了大量非平衡组织,如马氏体、板条铁素体,并使粗晶区的硬度值增大,增加了氢致裂纹敏感性。