激光冲击强化对焊缝组织性能影响的研究进展

激光冲击强化(LSP)是一种典型的非弹丸撞击式表面强化技术,可有效提高金属材料的抗疲劳能力、抗腐蚀能力、金属耐磨性能和使用寿命,具有应变率高、效率高、强化效果好等优点。焊缝质量直接影响了焊接件的合格率,而焊缝强化一直是一个比较难的挑战。首先,介绍了激光冲击强化的加工原理,总结了激光冲击强化的影响参数及条件,包括激光功率密度、约束层和吸收层、激光冲击次数、光斑搭接率以及激光脉宽。控制强化工艺参数可以使焊缝显微硬度提升50%、残余压应力提升65%以上,大幅度提升抗拉强度,降低疲劳裂纹扩展。其次,综述了国内外研究人员运用激光冲击强化技术对不同材料焊缝强化的研究与应用,重点论述了激光冲击强化对焊缝力学性能和显微组织的显著强化效果,与未强化试样对比,强化后试样的各项性能明显提升。其中针对力学性能,详细分析了显微硬度、残余应力和疲劳裂纹扩展的变化情况,结合残余应力的理论研究、仿真分析、试验论证以及显微组织变化情况,认为激光冲击强化导致马氏体组织发生了碎化,提高了硬度,产生了残余压应力,引起了晶粒细化,进而有效控制了疲劳裂纹扩展,阻止了裂纹产生,提升了疲劳寿命。通过激光冲击强化不同工艺参数的协同作用,可以获得较高的残余压应力和硬度,引起动态再结晶、晶粒细化等微观组织演变以及位错运动,使焊缝力学性能和显微组织产生相互影响。分析认为,激光冲击强化技术是焊缝强化的有效焊接后处理工艺。最后,展望了激光冲击强化技术在焊缝强化领域中的应用前景。     

热处理对Cu-Ni-Co合金组织性能影响的研究

对Cu-Ni-Co合金进行固溶和时效处理,分析合金的显微组织、相组成及析出相成分,测定处理前后的硬度。结果表明:该合金经热处理后在α(Cu)相基体析出了k相并富集在基体上,k相为(CoNi)Cu4,少量稀土元素与镍、钴形成金属化合物,析出相使铜合金产生强化;930℃固溶+550℃时效处理得到的硬度最高。     

多向强应变和时效处理对Al-Zn-Mg-Cu合金摩擦磨损性能的影响

为探明多向强应变和时效处理对Al-Zn-Mg-Cu合金的显微组织、力学性能和摩擦磨损性能的影响,以多向锻造和时效处理工艺加工Al-Zn-Mg-Cu合金,对其显微组织进行了表征,并对其力学性能和摩擦磨损性能进行了测试。研究结果表明：经多向锻造加工后,Al-Zn-Mg-Cu合金的强度和硬度提高,但伸长率和耐磨性却大幅度下降。锻造合金再经120℃×1320 min时效处理后,强度和硬度进一步提高,伸长率得到明显改善,耐磨性增强。Al-Zn-Mg-Cu合金的抗拉强度、硬度和伸长率分别达到644 MPa、210 HV和14.9%,耐磨性较挤压T6态提高了68.3%。由于高的硬度和加工硬化使耐磨性增强,并且晶界析出相的不连续分布降低了晶界处的应力集中,从而也改善了Al-Zn-Mg-Cu合金的耐磨性。     

2195铝锂合金VPTIG焊接头组织性能

采用VPTIG焊方法对2195铝锂合金薄板进行焊接,分别对接头的宏观形貌、显微组织及力学性能进行分析。结果表明:VPTIG焊方法焊接2195铝锂合金薄板的效果良好,焊缝金属组织为细小等轴晶,热影响区晶粒略有长大,熔合区存在明显的细晶区;焊接接头平均强度达到373 MPa,接头系数约为66%。     

VC-90药芯焊丝堆焊组织性能研究

采用埋弧堆焊技术对药芯焊丝VC-90进行四层堆焊,借助金相显微镜、扫描电子显微镜、EDS能谱仪、X射线衍射仪、维氏硬度计及磨损试验机等对堆焊合金微观组织及耐磨性能进行测试和分析。结果表明,堆焊合金的基体组织为马氏体和残余奥氏体,基体上分布着初生碳化物和共晶碳化物,碳化物的类型均为M7C3型。初生碳化物主要呈不完整的六边形,中间有空洞。堆焊金属的相结构为C0.055Fe1.945+(Fe,Cr)7C3+CFe15.1。堆焊合金层的耐磨性是Q235钢的27.20倍,抵抗低应力的磨料磨损效果良好。     

热处理温度对弹簧钢组织性能影响的实验研究

为优化等温淬回火工艺,提高弹簧钢的质量,以60Si2CrVAT弹簧钢为研究对象,试验分析了淬火与回火对钢的组织性能的影响.结果表明:不同等温淬火温度下随回火温度的升高,弹簧钢的强度下降,910℃×30min+310℃×30min奥氏体化等温淬火得到贝氏体、残余奥氏体、未溶碳化物和少量马氏体后,再经420℃×60min回火水冷后,获得的回火屈氏体综合组织性能相对较佳.     

稀土元素对高温耐磨堆焊合金性能影响的研究

研究在焊条药皮中加入不同含量的稀土元素对１Ｃｒ５Ｗ１０Ｍｏ２Ｖ３堆焊合金高温性能，碳化物形成及分布，耐磨性的影响，试验结果表明加入适量的稀土元素，可提高组织的高温稳定性，回火二次硬化、抗蠕变能力，细化晶粒，改善塑韧性，使碳化物在晶界聚集形成耐磨网架，比不加稀土元素的同类合金耐磨性提高１倍。     

稀土元素Nd、Y对镁合金性能与组织的影响

针对具有不同成分比的Mg—Nd和Mg—Y合金,主要进行了显微组织和拉伸力学性能两方面的研究。通过金相照片、电子扫描显微照片观察到了显微组织。通过EDAX能谱分析、X射线衍射,又对其中存在的相进行了初步的分析。而在力学性能方面,通过拉伸试验分别测量了各种合金的屈服强度、抗拉强度与伸长率,绘制了应力一应变曲线。通过SEM观察了断口形貌,对其断裂机制进行了研究。随后对镁合金中稀土元素含量变化对合金微观组织以及力学性能带来的影响进行了初步的探讨,并发现了一定的规律。     

合金元素对镁合金组织性能影响的研究进展

概述了合金元素Al、Zn、Mn、Zr和Th对镁合金组织性能的影响。     

铝含量对Fe-Cr-B-Al合金组织性能影响的研究

实验结果表明,不含铝元素的Fe-Cr-B合金铸态组织主要有马氏体、残余奥氏体和不同类型硼碳化合物组成,硬度超过65HRC。铝加入量不超过1.0%时,合金硬度变化不明显,物相组成也未出现变化。加铝量达到1.5%时,基体中出现了铁素体,合金硬度急剧下降。随铝含量的增多,铁素体在基体中所占比例越来越高,硬度逐渐下降但变化不大。     

稀土对钨合金铸铁组织与性能的影响

研究了稀土处理对钨合金白口铸铁组织、机械性能和耐磨性的影响。结果表明，适量稀土可使金钱合金白口铸铁中的共昌碳化物由网状分布变为断网状分布，使其冲击韧性提高９７．６％，耐磨性提高１１．５％￣３６．７％。分析探讨了出现这些现象的原因。     

稀土对6063铝合金组织性能的影响

通过实验验证了稀土具有除气除杂的作用,在0.25%～0.30%之间时,有很好的除气除渣的效果,在实验的基础上研究了稀土对6063铝合金针孔率、强度、硬度、流动性的影响及作用机理,并进行盐雾试验确定了稀土能提高抗腐蚀性的最佳成分是0.3%左右.结果表明:稀土相主要分布在晶界,部分存在晶内;稀土元素的加入量在0.25%左右时铝合金晶粒细化效果最好;能改善机械性能;在0.36%左右时,6063铝合金有很好的流动性.     

稀土合金化对金刚石锯片的组织及磨损性的影响

以金刚石锯片的铜-铁基胎体合金为对象,运用电子扫描显微镜、硬度仪和磨削质量损失法研究了稀土合金化对胎体合金的组织形貌和耐磨性能的影响.结果表明,在金刚石锯片胎体合金中加入稀土元素后,可提高合金烧结后的致密度和细化组织,增强了金刚石粒子与胎体合金之间的黏结强度,经稀土合金化的刀头具有较高的硬度和耐磨性.     

修复除尘管道用耐磨铁基堆焊合金的组织和性能

采用手工电弧焊在45钢上堆焊一种耐磨铁基堆焊合金。借助光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪及材料试验机研究了堆焊铁基合金的组织和性能。结果表明,焊态耐磨铁基合金中存在高合金马氏体,其硬度为42.7 HRC,经500℃保温2 h后,堆焊合金的硬度为44.5 HRC,耐磨性有所提高。     

稀土元素添加AZ91镁合金非平衡凝固组织研究

采用铜模喷铸方式进行了稀土元素添加AZ91镁合金非平衡凝固实验,对比研究了稀土元素种类(Re=Ce,Er)及含量(0.25%,0.5%,0.75%,1%,质量分数)对镁合金晶粒尺寸、基体成分及相结构的影响规律。结果表明,同等含量条件下,Ce元素在α-Mg中的固溶度更低,溶质富集程度更明显,易形成Al11Ce3高熔点化合物相,合金细化效果比Er更好。随Ce含量增加,晶粒尺寸不断减小,β-Mg17Al12共晶相数量减少,分布趋于弥散。当Ce含量大于0.75%时,出现明显的晶粒粗化现象。在此基础上,从形核和生长的角度对上述细化机理进行了合理解释,并利用差热分析实验进行了有效验证。     

稀土对电沉积镍基合金镀层组织和耐蚀性的影响

针对提高镍基合金镀层性能问题,采用单脉冲电沉积法制备镍基合金镀层,并用扫描电镜、电化学和失重法研究了镀液中添加稀土元素对镍基合金镀层的组织和耐蚀性的影响。结果表明：镀液中添加适量的稀土能细化镍基合金镀层组织,使镀层表面平整致密,有效地提高镀层的耐蚀性能。     

稀土对热浸渗铝组织和耐腐蚀性影响的研究

对稀土 -铝合金热浸镀渗工艺和渗铝层组织及耐腐蚀性进行的研究结果表明 ,在 0 1 %～0 5w %RE含量范围内 ,随着稀土含量的增加 ,渗层组织不断细化 ,渗层前沿整齐。稀土含量超过0 5w %后组织反而粗化。无论渗层是否经过扩散处理 ,稀土含量为 0 3w %时 ,渗层耐蚀性能最好。稀土含量为 0 3w %时 ,扩散前耐蚀性是不加稀土的 1 3倍 ,扩散后其耐蚀性是不加稀土时的约 3倍。     

稀土元素和Ti对ZM5镁合金组织和性能的影响

用金相显微镜、X射线衍射仪分析了添加稀土元素Y、Nd和钛中间合金的Mg-8．5Al-0．5Zn（ZM5）合金的组织和相组成,测试了合金的室温力学性能。结果表明,添加稀土元素Y、Nd的ZM5镁合金中出现了新的镁．稀土相MgY、Mg12Nd,而在同时添加稀土元素Y、Nd和钛中间合金的合金中,还出现了新相Ti2Mg3Al18;添加稀土元素Y、Nd的ZM5镁合金在拉伸性能、硬度以及组织都明显优于ZM5镁合金,而同时添加稀土元素和Ti合金的镁合金其性能又显著优于单独添加Y或Nd的合金。     

CeO2对NiCrBSi—WC合金激光熔敷层组织和摩擦磨损行为的影响

采用ＮｉＣｒＢＳｉ－ＷＣ复合合金粉末在４０Ｃｒ基材表面进行激光熔敷。对比研究了添加稀土ＣｅＯ２对激光熔敷层的显微组织、相结构、硬度分布及摩擦学性能的影响。结果表明,ＣｅＯ２可改善激光熔敷层的组织致密性和均匀性,不同载荷下,添加少量ＣｅＯ２的激光熔敷层的滑动摩擦系数比未加ＣｅＯ２的平均降低了约１４％,耐磨性提高了２５％～６６％。稀土氧化物添加剂具有减摩抗磨双重作用     

合金元素对低合金耐磨铸钢力学性能的影响

研究了低合金耐磨铸钢中台金元素C、Si、Mn、Mo，对钢的力学性能等的影响。结果表明，合金元素的合理有效搭配，可使钢在连续空冷条件下得到贝氏体为主的显微组织：钢中C、Mn含量增加，其硬度上升，冲击韧度下降，其中以Mn影响最大，C次之：Si、Mo对钢性能影响程度较小，均在研究的中等含量处取得性能的最佳值。