超声冲击时间对SMA490BW钢焊接接头组织与性能的影响

对转向架用SMA490BW钢焊接接头表面进行10、15、20 min的超声冲击,在相同应力水平下进行接头疲劳试验,对比试件不同时长冲击后的疲劳寿命。通过金相、表面硬度、残余应力、表面粗糙度测试分析超声冲击提高SMA490BW钢焊接接头疲劳寿命的机理。结果表明：超声冲击处理可提高焊接接头表面硬度、降低表面粗糙度,并引入了残余压应力。超声冲击处理后试样的表层组织塑性变形大,晶粒被拉长、破碎,形成了塑性变形层。超声冲击处理10、15、20 min后,平均疲劳寿命分别提高了82%、342%、482%。     

SMA490BW钢低组配接头的疲劳性能研究

为发挥低强匹配焊接能改善高强钢的可焊性、有效降低约束力和预热温度的优点,采用J422焊条焊接超声疲劳试样,对高铁转向架用钢SMA490BW低组配十字焊接接头开展常温拉压条件下的超声疲劳试验,并对失效试样进行断口分析,研究低组配接头的疲劳失效机理。试验结果表明:十字焊接接头试样均断于焊趾,疲劳S-N曲线呈连续下降趋势。将十字接头的疲劳性能与板状母材进行对比分析,发现十字接头的疲劳寿命远低于母材。在循环周次为3.11×106时,十字接头试样的疲劳强度仅为母材的67%。试样疲劳断口的扫描电镜(SEM)分析结果显示,裂纹源主要位于焊趾处的熔合区,该区域存在的几何不连续性及焊接缺陷会引起较大应力集中,是导致焊接接头疲劳断裂的主要因素。     

预热及后热对焊接缝含量及韧性的影响

实验表明，预热之后施焊由于熔池表面积相对增大，焊接过程中熔池从电弧气氛中吸收的总氢量增加，因而焊缝中的初始氢含量提高；残余氢含量的大小取决于预热对初始氢含量及氢逸出速度的综合影响，后热对粗晶区组织韧性的影响与材料成分有关，对于18MnMoNb钢，后热过程中由于粗晶区马氏体板条间过冷奥氏体分解析出渗碳体，因此经过后热的粗晶区的韧性有所下降。     

超声冲击工艺参数对SMA490BW钢塑变层的影响

用HJ-Ⅲ型超声冲击设备对SMA490BW钢表面进行冲击处理,利用GX-51OLYMPUS金相显微镜观察冲击处理后试样表面微观结构的变化,测试试样冲击层的深度。结果表明:超声冲击使SMA490BW钢表层产生严重的塑性变形,电流相同时塑变层深度随着冲击时间的延长而增加;电流为2.0、1.5 A时的塑变层深度基本相同,说明塑变层深度并不会随冲击强度的增加而无限增加;冲击强度相对较大时,试样表层开始出现微观缺陷使表面质量劣化。     

焊趾TIG熔修跟随超声冲击处理对焊接接头残余应力及疲劳强度的影响

采用焊趾TIG熔修跟随超声冲击处理工艺对SMA490BW钢超微弧焊接头进行处理,对超声冲击前后焊趾熔修区残余应力以及接头4点弯曲疲劳性能进行研究。结果表明:超声冲击后,焊趾熔修区残余应力由拉应力转变为对疲劳强度有利的双向压应力,纵向与横向残余应力平均消除率分别达到116%和158%;超声冲击通过增大焊趾角与焊趾半径,使焊趾熔修区应力集中程度降低22%;超声冲击可使接头疲劳强度提高70%。     

预热及后热对焊缝含氢量及韧性的影响

实验表明,预热之后施焊由于熔池表面积相对增大,焊接过程中熔池从电弧气氛中吸收的总氢量增加,因而焊缝中的初始氢含量提高;残余氢含量的大小取决于预热对初始氢含量及氢逸出速度的综合影响,后热对粗晶区组织韧性的影响与材料成分有关,对于18MnMoNb钢,后热过程中由于粗晶区马氏体板条间过冷奥氏体分解析出渗碳体,因此经过后热的粗晶区的韧性有所下降。     

焊接热输入对近焊缝区组织性能的影响

采用焊接热模拟技术模拟不同焊接热输入条件下,峰值温度为1 350℃时对应近焊缝区的组织和性能,并对母材进行宏观力学特性测试;对比分析不同焊接热输入条件下所得近焊缝区的组织和性能。结果表明:经过3种不同焊接热输入所得近焊缝区的组织均由板条状贝氏体和少量碳化物组成;随着焊接热输入的增加,近焊缝区组织晶粒变大,贝氏体板条束变粗变厚,析出的碳化物数量增多,并且强度降低、韧性增强,但总体上跟母材的性能基本一致;当焊接线能量为12 kJ/cm时近焊缝区达到最佳的强韧性匹配。     

焊接热模拟线能量对含稀土硼钢组织和韧性的影响

利用焊接热模拟试验机对3种含稀土硼钢板进行焊接热循环实验,运用金相显微镜、冲击试验机等手段对不同焊接线能量对粗晶热影响区的显微组织和冲击功值进行分析和测定。结果表明:稀土镧和铈的加入量达到0.08%,含稀土硼钢的韧性出现明显转变;焊接线能量输入从12 k J/cm增加到20 k J/cm,冲击功值呈先下降后上升趋势。     

焊接热过程对X100管线钢焊缝组织性能的影响

采用不同焊接工艺参数对X100管线钢进行焊接试验,并对母材进行微观组织观察及宏观力学特性测试,对比分析X100管线钢母材和经历不同焊接热过程后所得焊缝的微观组织及宏观力学特性。结果表明：经历不同焊接热过程后的X100管线钢焊缝组织比母材组织粗大,主要为无碳贝氏体;冲击韧性比母材略高;抗拉强度和屈服强度与母材基本保持一致。     

添加剂对HNIW热诱导晶型转变的影响规律及作用机制

针对六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)在复杂环境中容易发生晶型转变形成掺杂晶型,导致炸药结构损伤、性能下降及安全性降低的问题,采用原位X‐射线粉末衍射技术研究了复合炸药中添加剂对ε‐HNIW晶体热诱导晶型转变行为的影响,利用粉末衍射无标样定量相分析方法计算获得了复合炸药中HNIW热晶变率随温度的变化规律,获得了复合炸药中HNIW的热晶变特征参数及热晶变规律,提出了将添加剂分为易晶变体系、中间体系和难晶变体系三类。结果表明,易晶变体系中的添加剂对HNIW有微量溶解作用,在HNIW晶体表面形成界面微溶层,使得热晶变路径从固→固晶变改变为固→液→固晶变,降低了活化能垒,从而明显促进HNIW的ε→γ热晶变。难晶变体系和中间体系的添加剂对HNIW晶体有较强包覆作用,通过改变热量传递模式及表面隔热作用,提高了热晶变起始温度,在一定程度上实现了对HNIW热晶变的抑制作用。