20钢-铝青铜焊接接头的组织和高周次疲劳性能研究

采用手工钨极氩弧焊工艺将20钢与铝青铜焊接在一起。检测了焊接接头的显微组织、高周次疲劳性能,并采用光学显微镜和扫描电镜观察了疲劳试验试样的断口形貌。结果表明:邻近熔合线的20钢存在未熔合、气孔等焊接缺陷,焊接接头疲劳断裂起始于这些焊接缺陷。焊接热输入较大及手工焊接过程的不稳定性是20钢-铝青铜焊接接头中产生焊接缺陷和不均匀组织、导致其疲劳断裂的主要原因。因此,可通过采用更合适的焊接工艺来减少甚至消除焊接接头中的焊接缺陷,提高焊接接头的高周次疲劳性能。     

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。     

6N01-T5铝合金焊接接头疲劳断裂分析

为了确定6N01-T5铝合金挤压型材焊接接头发生疲劳断裂的原因,对6N01-T5铝合金型材及其焊接接头分别进行了疲劳试验,获得了它们的S-N曲线及条件疲劳极限.分析了接头的显微组织与力学性能,并对疲劳断口进行分析,得到了6N01-T5铝合金焊接接头的疲劳断口特征.结果表明,接头显微组织为α-Al与α-Al和Mg2Si的伪共晶,主要缺欠为气孔;在热影响区与母材交界处存在一软化区,该软化区会引起静载断裂,但不是构件发生疲劳断裂的主要原因;位于焊缝表面焊接缺欠以及构件的表面状态是影响接头疲劳性能的主要原因.     

MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响

研究了MIG焊叠加对6A01-T5铝合金FSW焊接头组织及性能的影响. 结果表明, MIG/FSW叠加焊缝熔合良好,叠加位置未出现气孔等缺陷,FSW焊核区及热影响区组织发生粗化,叠加位置附近微观组织出现明显改变;叠加区域硬度明显降低,尤其是FSW焊缝热力影响区和热影响区. FSW、中心叠加、前进侧热力影响区叠加和后退侧热力影响区叠加MIG焊接头的抗拉强度分别为219.8, 188.0, 195.4和191.4 MPa,MIG焊叠加降低了接头的抗拉强度,断口均表现韧性断裂特征;FSW焊接头及带有MIG叠加焊缝余高的三种接头中值疲劳强度分别为76.7, 65.0, 67.5和65.0 MPa,MIG焊叠加也使FSW接头的疲劳性能有所下降.     

激光焊接对SPF/DBTi-6Al-4V合金疲劳性能的影响

研究了SPF/DB Ti-6Al-4V合金及其激光焊接接头静态拉伸性能和疲劳性能,并获得S-N曲线.通过观察组织特征和疲劳断口形貌,分析了激光焊接对SPF/DB Ti-6Al-4V合金疲劳性能的影响.结果表明,SPF/DB T-6Al-4V合金激光焊接接头的抗拉强度略低于母材抗拉强度,而疲劳强度明显低于母材疲劳强度,约为其抗拉强度的40%.SPF/DB Ti-6Al-4V合金组织为α+β等轴细晶组织,其焊接接头组织为含α,针状马氏体α'和少量β相的魏氏组织结构.焊接接头组织结构的不均匀性,以及组织的粗大化是导致激光焊接接头疲劳性能下降的重要原因.SPF/DB Ti-6Al-4V合金疲劳断裂为塑性断裂,其焊接接头疲劳断裂为准解理断裂,这显著降低激光焊接接头的疲劳性能.而焊接气孔等焊缝表层微小几何不连续缺陷的存在往往成为激光焊接接头疲劳断裂的裂纹源.     

宝钢890MPa高强钢焊接接头微观组织及疲劳性能研究

890 MPa高强钢管主要应用于工程机械领域悬臂起重机,焊接接头在服役过程中遭受应力水平较高的低循环疲劳。本文对890MPa高强钢焊接接头的低周疲劳性能进行了研究,结果表明,焊接接头疲劳性能较好,当应变幅值为0.3%时,承受的最大应力为568MPa,其疲劳断裂周次在9 000次以上,断裂位置沿熔合线偏向焊缝区域,裂纹源为夹杂物及气孔等缺陷。多层多道焊焊接接头,母材中一定量的W促使贝氏体转变时间后移,抑制了大块状铁素体和粒状碳化物的形核、长大趋势,使焊接接头回火软化区的块状铁素体和粒状贝氏体均比较细小,且热影响区软化不明显,整个接头熔合线附近的焊接缺陷处成为疲劳损伤源。     

6005A铝合金焊接接头预腐蚀对其疲劳性能的影响

6005A铝合金广泛用于高速列车的生产。通过对4 mm厚6005A铝合金焊接接头进行预腐蚀试验及疲劳性能测试,研究不同预腐蚀等级下6005A铝合金焊接接头的疲劳寿命及预腐蚀对焊接接头疲劳强度的影响。结果表明,6005A铝合金焊接接头经预腐蚀后,腐蚀最严重的为熔合线,其次为母材,焊缝腐蚀程度最轻;与未腐蚀试样相比,预腐蚀试样的疲劳极限有一定降低;预腐蚀后焊接接头断裂均在熔合线;断口疲劳源区可发现类解理河流、台阶花样及擦伤痕迹,疲劳扩展区发现明显疲劳条带。     

高强铝合金激光辅助TIG电弧复合焊接工艺及接头性能

采用填丝TIG电弧焊、激光辅助TIG电弧复合焊2种焊接工艺进行了2014铝合金焊接试验,研究了焊接工艺与接头组织和性能的相关性.试验结果表明:与填丝TIG焊相比,激光辅助TIG电弧复合焊可以显著降低TIG电弧功率,减少热输入,细化焊缝组织,减少晶界共晶组织宽度,可有效减少甚至消除焊缝熔合区气孔缺陷,其焊接接头的力学性能、接头强度和塑性均得到增强.断口的SEM形态显示:2014铝合金激光辅助TIG电弧复合焊接头断口有大量韧窝存在,呈韧性断裂.     

汽车板点焊接头检测与失效特性研究

对不同点焊接工艺下的汽车板点焊接头的断裂失效模式和原因进行了分析,通过力学性能检测分析了不同断裂失效模式下的点焊接接头的承载性能。结果表明,高强汽车板点焊接头主要分为界面断裂、熔合线断裂和热影响区断裂3种失效模式;发生界面断裂的点焊接头的承载性能较低,其次为熔合线失效的点焊接接头,而热影响区失效的点焊接头的承载性能最高;界面断裂模式下的熔核区断口有较多的撕裂棱和拉长的韧窝,而熔合线断裂模式下的断口主要由尺寸分布不均的浅韧窝组成。     

6005A铝合金MIG焊接接头组织及性能研究

采用MIG焊接技术对6005A铝合金进行焊接,研究了搭接接头与对接接头的力学性能、拉伸断口形貌,接头不同位置的微观组织及焊缝合金成分。研究表明,对接接头的抗拉强度达到母材的68%,搭接接头抗拉剪切强度达到母材的50%以上;两种接头焊缝组织均为细小的树枝晶与等轴晶,熔合线附近组织为粗大的柱状晶,对接接头断裂位置为接头热影响区,搭接接头断裂在焊缝处,接头断口存在韧窝与准解离面,断裂机制为韧脆混合断裂。母材中的强化相为Mg_2Si,焊缝中存在的强化相为Mg_5Al_8与Mg_2Si。     

TA12钛合金电子束焊接接头性能和断口分析

利用电子束焊接方法,焊接厚6mm的TA12钛合金板材.通过拉伸实验、持久实验和疲劳实验对焊接接头的力学性能进行研究,同时对疲劳断口进行分析.结果表明:在室温和550℃时,焊接接头强度与母材相当;在室温时,焊接接头的塑性与母材存在明显差异,焊接接头的延伸率与母材相比有所下降;而在550℃时,焊接接头塑性与母材相当或略大....     

TC11钛合金电子束焊接接头超高周疲劳性能

采用天津大学自行研制的TJU-HJ-I型超声疲劳试验系统研究了TC11钛合金电子束焊焊接接头的超高周疲劳性能. 试验结果表明,TC11钛合金电子束焊接接头在107周次以上仍然会发生疲劳失效,S-N曲线呈现连续下降的趋势,没有明显的转折. 试件的断裂位置大多数为母材处,焊缝和热影响区的疲劳性能要比母材好,这与焊接接头的微观组织有关. 通过SEM对超声疲劳断口形貌进行观察发现,断裂试件的疲劳裂纹大部分在表面萌生,然而在应力范围较低时,疲劳裂纹的萌生位置有从表面转向次表面的趋势.     

TA15线性摩擦焊接头高周疲劳性能分析

在相同热处理制度下,开展了TA15钛合金母材与TA15线性摩擦焊接头高周疲劳性能试验,并对疲劳断口进行扫描电镜分析. 结果表明,从S-N曲线低应力区到高应力区,焊缝针状组织的疲劳强度高于母材双态组织,随着应力的增大,两种组织的疲劳强度差异逐渐缩小;接头针状组织的疲劳极限(463 MPa)高于母材双态组织(423 MPa). 断口分析结果表明,TA15母材的疲劳断口相对较平,扩展区二次裂纹较少,而线性摩擦焊接头中存在较多的二次裂纹,降低了裂纹扩展速度,说明针状组织的疲劳性能优于双态组织.     

TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头显微组织和力学性能

研究TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,TC4/TA17异种钛合金激光焊接头焊缝的显微组织为片状α′马氏体,TC4侧靠近母材的热影响区和TA17侧靠近母材的热影响区只发生α相向β相转变,TC4侧靠近焊缝的显微组织为残余α相+针状α′马氏体,TA17侧靠近焊缝的显微组织为残余α相+片状α′马氏体。TC4/TA17异种钛合金激光焊接头的显微硬度呈不对称分布,焊缝的显微硬度最高,TA17母材显微硬度最低。TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头断裂在TA17母材,断口呈现韧性断裂形貌。     

TC4-DT电子束焊接头显微组织及疲劳裂纹扩展行为

在光学显微镜下对TC4-DT钛合金电子束焊接头显微组织进行了分析,讨论了接头不同位置显微组织特征.比较了疲劳裂纹始于焊接接头不同位置时的宏观裂纹扩展路径及裂纹扩展速率,依据焊接接头显微组织特点讨论了显微组织对疲劳裂纹扩展行为的影响.结果表明,电子束焊接头沿熔深方向显微组织存在一定的差异;文中条件下,与母材区相比焊缝熔合区及热影响区具有较高的疲劳裂纹扩展抗力,导致裂纹扩展路径逐步偏向母材区,最后讨论了裂纹扩展路径的偏折对裂纹扩展速率的影响.     

TC4钛合金窄间隙激光填绞股焊丝焊接接头组织及性能

文中对比研究了30 mm厚TC4钛合金电子束焊接头和母材的高周疲劳性能,发现接头的高周疲劳性能与母材非常接近。在文中试验条件下,电子束焊接头在循环周次为2×10⁶时的高周疲劳强度为474 MPa,达到母材的94.2%。观察电子束焊接头和母材的高周疲劳断口形貌,发现接头和母材的疲劳源均位于试样表面。疲劳裂纹扩展区都发现疲劳辉纹,相同载荷条件下,母材高周疲劳断口中辉纹的间距较小,约为1.49 μm,电子束焊接头的相邻辉纹间距为2.14 μm。在接头和母材的疲劳瞬断裂区还发现大量韧窝,呈现出典型的韧性断裂特征。文中还对比了母材、热影响区和焊缝区的疲劳裂纹扩展速率,发现热影响区的抗疲劳裂纹扩展性能最弱。分析认为,热影响区的高硬度是导致其抗疲劳裂纹扩展性能弱于其他区域的重要原因。

     

Fatigue Performance of Gas Tungsten Arc, Electron Beam, and Laser Beam Welded Ti-6Al-4V Alloy Joints

Titanium alloys have been successfully applied for aerospace, ship, and chemical industries because they possess many good characteristics such as high strength to weight ratio, superior corrosion resistance, and excellent high temperature resistance. Though these alloys show reasonable weldability characteristics, the joint properties are greatly influenced by the welding processes. The evaluation and prediction of fatigue life are very important for the welded joints to avoid catastrophic failure particularly in titanium alloys. This article compares the fatigue performance of Ti-6Al-4V alloy fabricated by gas tungsten arc welding, laser beam welding, and electron beam welding processes. The resultant fatigue properties of the welded joints are correlated with the tensile properties and microstructural characteristics. Of the three processes considered the joint welded by laser beam welding exhibits higher fatigue limit when compared with the other two processes due to the presence of fine lamellar microstructure in the weld metal region.     

TC4厚壁管全位置PAW工艺及接头性能分析

介绍了一种适合TC4钛合金厚壁管的等离子弧焊接新工艺,通过对工艺参数分区控制和优化匹配,实现了钛合金管道全位置优质焊接.采用光学显微镜、扫描电镜以及显微维氏硬度仪分别对特征位置焊接接头的显微组织、断口形貌以及显微硬度进行表征.结果表明,特征位置接头焊缝区及热影响区显微组织均主要由网篮状α'相、针状α相以及粗大β相组成;接头拉伸性能良好,拉伸试样均断裂于母材处;冲击试样的断裂形式为韧性断裂;焊缝区及热影响区硬化区的硬度值高于母材.