激光功率对超高强钢复合焊接头组织与韧性的影响

对6.4 mm厚低合金超高强度钢采用激光-MAG复合焊接,研究了不同激光功率下焊接接头组织、硬度、韧性及断口形貌。结果表明,近熔合线处有大量柱状晶生成,有的甚至可以生长到焊缝中心,焊缝中心等轴晶不明显,焊缝区组织主要以板条马氏体为主;随着激光功率的增加,热影响区由粗大的板条马氏体和片状的马氏体组成,并混有少量的奥氏体;热影响区硬度最高,焊缝次之,母材硬度最低,母材靠近热影响区处有软化现象;随着激光功率的增大焊缝区和热影响区的冲击韧性都呈现出先升高后降低的趋势,当激光功率为2.0 k W时,焊缝区和热影响区都有较高的冲击韧性,其中焊缝区以韧性断裂为主并有少量准解理断口形貌出现,热影响区断口中存在较多的韧窝。     

5052铝合金激光焊接接头组织和性能研究

采用扫描电镜、显微硬度和抗拉强度等测试方法,研究了5052铝合金激光焊接接头组织和性能。研究结果表明,铝合金激光焊接接头热影响区主要为树枝晶,晶粒较为粗大;焊缝区主要为等轴晶,晶粒较母材和热影响区细小。铝合金激光焊接接头显微硬度焊缝区最高,热影响区最低。随着激光功率的增加,铝合金激光焊接接头抗拉强度先增加后降低,激光功率3.0 k W时达到最大值204.5 MPa,拉伸断口为典型的韧窝断口形貌。     

SiCp/AlMMCs填充含Sc、Ce、Be的TiB2原位增强焊丝与4047焊丝的TIG焊研究

使用自制的含Sc、Ce、Be的TiB₂原位增强与4047焊丝为填充材料对T6态SiCp/AlMMCs 进行TIG焊,对接头的力学性能、显微组织以及断口形貌和第二相粒子进行分析。结果表明：两种焊丝焊接该种材料的焊缝成型优良,4047焊丝成型更加美观；TiB₂接头的抗拉强度明显优于ER4047接头,平均强度达到171.88MPa,相对于4047接头强度提高40.03%,TiB₂粒子起到了原位增强的作用；两种接头的硬度值在焊缝中心近似呈对称分布,焊缝区硬度最低,平均值分别为：71.65HV、60.02HV,热影响区硬度的“过时效”现象明显；焊缝中SiC颗粒较少,存在严重贫瘠区 ,未发现明显的Al₄C₃脆性物；显微组织都为枝晶组织,但4047接头焊缝枝晶粗大,TiB₂接头焊缝晶粒细小,稀土元素Sc、Ce、Be起到了细化晶粒的作用,且TiB₂粒子在焊缝中分布均匀；TiB2接头断口中气孔较少,为韧-脆性混合性断裂,韧窝中第二相粒子较多；4047接头断口中气孔较多,为韧性断裂,韧窝中第二相粒子较少。     

Ti对SiCp/6092铝基复合材料激光焊焊缝组织和性能的影响

采用不同厚度的Ti箔作为填充材料对SiC_p/6092铝基复合材料进行激光焊接,分析不同含量Ti元素对焊缝组织和焊接接头力学性能的影响. 结果表明,Ti箔的加入可以有效改善熔池流动性,从而减少焊缝区的工艺型气孔. 同时,填加Ti箔可以避免激光直接照射在母材上引起的低熔点元素烧损. 在激光的照射下,Ti箔完全熔化并与在热传导作用下部分熔化的母材金属发生冶金反应,Ti元素含量过少时,界面反应得不到有效抑制,焊缝中仍分布有大量的脆性相,Ti元素对焊接接头的力学性能改善不明显;Ti元素含量过多时,Ti元素在熔池中未能扩散开,富余的Ti元素与Al元素反应生成Al₃Ti. 过分长大的Al₃Ti呈片状,将对接头的力学性能不利. 因此,向熔池中加入适量Ti元素有利于改善熔池冶金反应,从而提升接头力学性能,焊接接头的最大抗拉强度可达206 MPa.     

铝合金FSW和EBW焊接接头组织性能对比研究

FSW和EBW都十分适合用于铝合金的焊接。本文通过采用FSW和EBW两种焊接方法对8 mm厚的2219铝合金进行焊接,并对其焊接接头的组织、硬度及抗拉强度、断口形貌等进行了对比和分析。结果表明,二者的焊缝组织晶粒度均大于母材,断口均以韧性断裂为主,且EBW接头拉伸断口主要位于热影响区与母材交界处,接头抗拉强度可达到母材的97.3%;FSW接头拉伸断口位于焊缝处,抗拉强度略低于EBW。     

在线去应力退火对线性摩擦焊TiAl合金接头微结构与力学性能的影响机制

采用在线去应力退火工艺对线性摩擦焊TiAl合金接头进行处理,避免了焊后裂纹的产生。显微组织分析表明,接头焊缝区与热力影响区界限明显,焊缝区主要由等轴γ晶组成,并含有少量的α₂相。靠近焊缝的热影响区内的层状γ晶具有明显的流线特征,其方向与焊接界面热塑性金属的流动方向一致。接头的显微硬度从母材区到焊缝区呈逐渐增加的趋势,焊缝区显微硬度相较于母材区增加了约1700 MPa;接头的室温抗拉强度与母材相当,在683 MPa到717 MPa之间。焊缝区的细晶强化效应是接头强度较高的主要原因。     

V5Cr5Ti与HR-2电子束熔焊接头微观结构与力学性能研究

采用OM、XRD、TEM等分析手段和力学测试方法,研究了钒合金(V5Cr5Ti)与HR-2电子束焊接接头的微观结构与力学性能。研究表明：电子束焦点偏移结合斜I型对接坡口,控制焊缝V5Cr5Ti体积熔合比小于15%可实现V5Cr5Ti与HR-2异种材料无缺陷熔焊连接,接头抗拉强度约400Mpa,断口呈现典型的混合型特征。V5Cr5Ti/HR-2接头焊缝边缘相结构取决于其区域V原子的富集程度,富集程度低,生成Fe-Cr体心立方固溶体,V原子以置换晶格中Fe原子形式存在；富集程度高,则形成Fe_0.1Ti_0.18V_0.72、V₂Cr₂Fe金属间化合物。焊缝中心区域相结构与熔合比无关,皆生成Fe-Cr体心立方固溶体；V5Cr5Ti/HR-2焊缝热、冷裂纹影响因素一是因焊缝生成富钒金属间化合物,二是接头在整个焊接热循环期间将承受较大焊接热应力及其随后的残余应力。     

激光焊接热轧态1000MPa级高强钢焊接接头组织及性能

采用CO2激光焊接抗拉强度为1 000 MPa,厚度6 mm的热轧高强钢板,对焊接接头的显微组织、硬度、抗拉强度、抗冲击性能及断口形貌进行了研究。结果表明,焊缝组织以粗大的板条马氏体为主,有少量的下贝氏体组织;热影响区组织以细小的板条马氏体、粒状贝氏体及少量的残余奥氏体为主,其中回火区和不完全正火区,组织分布极不均匀,呈与母材相一致的细长带状分布,晶界处以细小的马氏体和贝氏体为主,割裂了组织的连续性;焊接接头的显微硬度值为母材焊缝热影响区,异于一般钢材的焊接,这与母材热轧态的组织特征密切相关,其中回火区和不完全正火区是焊接接头的软化区,由于组织粗大且生成了大量贝氏体的缘故;接头的拉伸和冲击性能与显微硬度的分布吻合较好,接头强度虽与母材等强,而塑性只有母材的一半,断裂部位位于热影响区回火区和不完全正火区,需通过改变焊接工艺或焊后回火处理来改善焊接接头的力学性能。     

镀锌钢板激光焊焊接接头组织与性能

采用合理的激光焊接工艺参数对镀锌钢板进行焊接,研究了激光参数对焊接接头组织和性能的影响。结果表明:焊接接头的抗拉强度随着激光功率和焊接速度的增加均呈先增大后减小趋势;焊缝区铁素体组织随着焊接功率的增加长大现象明显,而焊缝区铁素体组织却随着焊接速度的增加而变得细密;焊接接头的焊缝区的硬度均匀,且高出母材很多;焊接接头断口表现出明显的延性断裂特征。     

6061-T6/AZ31B异种金属激光焊接接头组织及性能

采用高功率、高速激光焊的方法,实现了3 mm厚6061-T6/AZ31B异种金属对接接头的焊接。利用体视显微镜、扫描电镜及能谱仪对接头的宏观形貌、显微组织及成分、断口特征进行分析,并测试了接头的显微硬度和抗拉强度。结果表明,焊缝内部近镁侧焊缝区及镁侧熔合区存在大量Al_(12)Mg_(17)相,其余区域为α(Al)和Al_2Mg_3两相混合组织。金属间化合物的存在导致焊缝内部显微硬度明显高于两侧母材,接头的抗拉强度可达34 MPa,拉伸断裂位置在近镁侧焊缝区,为典型的脆性断裂。     

镀Cu层调控AZ31B/TC4激光熔钎焊接特性

采用钛表面电镀铜作为中间层,开展镁(AZ31B)/钛(TC4)对接激光填丝熔钎焊,对镁/钛非互溶不反应焊接体系进行调控. 主要研究了激光功率对镁/钛接头焊接质量的影响规律,进一步分析了不同工艺参数条件下镁/钛界面组织及接头力学性能. 结果表明,铜镀层提高了熔融焊丝在母材表面的润湿铺展并卷入到焊缝组织中,随着激光功率的增加,镁/钛界面形成Ti₃Al反应层的能力提高,界面结合强度随之提高. 在较高激光功率1 700 W时,接头拉伸载荷最高达到3 085 N,为镁母材的76.2%,而接头在较高激光功率下的断裂模式也由完全界面断裂转变为部分界面断裂.     

Lap joining of titanium alloy using laser welding and resistance seam welding combined process

Titanium alloy lap joints were performed by combined laser welding and resistance seam welding process. The welding characteristics of this combined process were investigated compared with that of laser welding. The experimental results indicate that the combined process welded joint has larger weld width at the lap surface. The joint tensile shear force of combined process is 2.5 times that of laser welding. There are some pores around the lap surface in laser welded joint, and most pores can be eliminated by resistance seam welding process. Metallographic examinations of combined process welded joint reveal that the microstructure in heat-affected zone (HAZ) and weld zone has the acicular martensite morphology, which causes that the microhardness in HAZ and weld zone increases compared with the base metal, and the microhardness in weld zone is highest.     

Ni/Si中间层对铝/钢激光焊接头组织与性能的影响

研究了以Ni箔以及预置Si粉的Ni箔为中间层的铝/钢异种金属激光焊行为. 系统考察了不同激光功率下预置Si粉的Ni箔中间层对铝/钢异种金属激光焊接头组织与性能的影响. 结果表明,加入预置Si粉的Ni箔做复合中间层时,与只添加Ni箔片做中间层时相比,焊接接头的最大剪切力明显提高,其中激光功率为2 150 W时焊接接头的最大剪切力提高至1 307.96 N;Si粉的添加增加了熔池的流动性,并使得铝/钢界面的物相组成、元素分布和微观组织形态发生了改变;焊缝区生成了Fe-Si及Al-Si二元新相,有效抑制了Fe-Al二元脆性相的生成,改善了铝/钢的焊接性. 因此,预置Si粉的Ni箔复合中间层的加入,可以有效地改善铝/钢异种金属激光焊过程中的冶金反应,进而提高焊接接头的力学性能.     

铝合金/镀锌钢板Nd:YAG激光+MIG电弧复合热源熔-钎焊接头的组织与性能(英文)

基于铝合金和镀锌钢在熔点上的差异,以ER4043(AlSi5)为填充材料,采用大光斑Nd:YAG激光+MIG电弧复合热源焊接工艺实现两者的熔-钎焊接,研究熔钎焊接头组织和性能。铝合金/镀锌钢板熔钎焊接头分为熔焊接头和钎焊缝两部分,熔焊缝组织由α(Al)等轴晶和晶界上短棒状的Al-Si共晶组织组成,焊趾处的富锌区为α-Al-Zn固溶体和Al-Zn共晶组织。钎焊缝为Fe-Al金属间化合物层,厚度为2~4μm,金属间化合物包括FeAl2、Fe2Al5和Fe4Al13,其中FeAl2和Fe2Al5位于近钢侧的紧密层,而Fe4Al13则呈舌状或锯齿状向熔焊缝内生长。接头抗拉强度随着焊接电流和激光功率的增大呈先增大后减小的趋势,最高可达247.3 MPa。拉伸断裂位置一般位于熔焊缝的熔合区,为以韧性断裂为主的混合断裂。接头内硬度的最大值位于钎焊缝处,然后分别沿着两侧钢板和铝合金熔焊缝逐步降低。     

激光拼焊Boron钢板热冲压性能研究

铝硅镀层热成形钢是一种重要的汽车用先进高强钢,但在拼焊板制造过程中受到铝硅镀层的影响,焊接接头的性能远低于母材. 文中选择了3种相同厚度不同箔材作为铝硅镀层热成形钢激光焊的填充材料,并经热成形工艺处理. 通过比较焊接接头的微观组织、硬度分布、拉伸力学性能和断口形貌,阐明不同箔材填充激光焊的影响作用. 结果表明,Ni箔和Cu箔都促进了焊缝板条马氏体比例的增加和δ铁素体比例的减少,但Cu箔填充接头的断口呈沿晶断裂,塑性远低于Ni箔,与Ni固溶增强增韧Fe基体有关. Fe箔在一定程度上产生稀释的作用,也提高了焊缝板条马氏体含量.     

厚板Ti6Al4V合金低真空激光焊接接头组织及力学性能

采用低真空激光焊接技术对40 mm厚Ti6Al4V合金进行焊接,对比分析不同位置的微区组织与力学性能. 结果表明,母材由等轴初生α相和β转变组织组成,热影响区组织为α相、残余β相和急冷准稳态的α'马氏体,焊缝熔凝区组织主要包括不同尺寸及分布状态的α'马氏体以及慢冷却速率下形成的α相. 焊接接头抗拉强度平均值为988 MPa,断裂位置均位于母材. 焊缝上部和中部焊缝区的平均冲击吸收能量为28.8 J,明显优于下部24.8 J. 焊缝熔凝区底部区域存在细长状、密集程度较高的α'马氏体会劣化材料冲击韧性. 相比之下熔凝区中、上部形成的短粗状、密集程度较低的α'马氏体组织的冲击韧性较高, 为Ti6Al4V合金板材的连接及进一步提高接头的力学性能提供了数据支撑及相关理论依据.     

Effect of welding processes on joint characteristics of Ti–6Al–4V alloy

Abstract

Although Ti–6Al–4V alloys show reasonable weldability characteristics, the joint properties are greatly influenced by the welding processes. Microstructures and tensile and impact properties of welded Ti–6Al–4V alloy were evaluated for high vacuum electron beam welding, CO₂ laser beam welding and gas tungsten arc welding. The resultant tensile and impact properties of the welded joints are correlated with the weld metal microstructure and hardness. The results indicate that the electron beam welding is more suitable for Ti–6Al–4V sheet welding and the welding seam without defects can be obtained. The full penetration butt welds are obtained by gas tungsten arc welding process, but they have many drawbacks such as wide weld seam, big deformation and coarse grains. Laser beam welding has many advantages such as the narrowest weld seam, the least deformation and the finest grains, but it should be studied again for the reasons of unstable welding technologies and strict condition.     

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。     

Microstructural and mechanical characteristics of laser welding of Ti6Al4V and lead metal

Titanium alloy Ti6Al4V and lead metal were welded using a continuous wave Nd:YAG laser. The influences of laser power, scanning velocity, and laser beam offset on weld morphology were investigated. Microstructure, chemical composition and mechanical properties of the joints were evaluated. Experimental results showed that fusion weld formed at the upper part of the weld and brazing weld with solder of Pb formed at the lower part of the weld under appropriate process condition. Interfaces were formed between mixed fusion zone and liquid lead zone in molten pool during laser welding of Ti6Al4V and lead. Reasons for interface formation may be different driving force of various regions in molten pool, and the miscibility gap of Ti and Pb binary system. Ti-Pb intermetallic compound Ti₄Pb was detected at the fusion weld zone, which made the microhardness of the weld seam was higher than that of the base materials. The strength of the joint was at least equal to or larger than that of lead base material.     

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.