镁合金焊接接头疲劳性能研究现状和发展趋势

对近年来镁合金及其焊接接头疲劳性能的研究现状和最新成果与进展进行了总结,指出了目前在镁合金焊接接头疲劳研究领域存在的问题与不足,最后分析了镁合金焊接接头疲劳性能和疲劳寿命的研究方向和工作重点.     

国产耐候钢焊接接头疲劳性能研究

从国产耐候钢S355J2W着手,选用同类别的进口耐候钢SMA490BW作为对比,匹配2种焊丝ISO 14341-AG424M21Z和CHW-55CNH,形成3种接头,对这3种接头分别进行疲劳试验,并从试验数据、宏观形貌及断口显微形貌进行分析,对比3种接头的疲劳性能。     

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。     

低温下LF6合金及其焊接接头的拉伸性能和断口微观形貌

采用精密多功能低温静载材料实验机和扫描电子显微镜，系统研究了低温条件下LF6合金及其焊接接头的拉伸性能和断口微观形貌，分析讨论了低温对LF6合金及其焊接接头拉伸性能的影响规律。研究结果表明：低温对LF6合金及其焊接接头的拉伸性能具有显著影响。低温下，LF6合金焊接接头的强度和母材比较接近，但接头的延伸率只为母材的50％-70％。拉伸试样断口形貌分析结果显示，LF6合金及焊接接头的拉伸试样断口均为韧窝和撕裂棱混合型韧性断口，韧窝随温度的降低而变得细小、均匀。     

真空热循环作用下LF6合金焊接接头的拉伸性能和微观组织

采用精密多功能低温静载材料实验机、热循环试验装置、透射电镜和扫描电镜，系统研究了真空热循环条件下LF6合金焊接接头的拉伸性能和微观组织，分析讨论了真空热循环对LF6合金焊接接头的影响规律。研究结果表明，在循环300周次范围内，真空热循环可改善LF6合金焊接接头的拉伸性能，使其强度和塑性均得到提高。热循环对焊接接头拉伸性能具有影响，并同循环次数有关。初始循环时，由于位错不断增殖，使得LF6合金焊接接头的强度和塑性增加较快；经热循环70周次后，接头的强度和塑性均达到最高值；循环次数继续增加，强度和塑性开始下降，这可能与晶内位错密度降低、晶界处形成位错墙有关。     

车体结构铝合金焊接接头疲劳性能研究

铝合金因其质量轻、力学性能好成为列车车体制造的首要选择.而焊接是铝合金车体制造的主要方式,但铝合金焊接接头的疲劳性能与钢相比较差,疲劳断裂是铝合金焊接结构的主要失效方式之一.采用疲劳试验与数值分析相结合的方式,研究铝合金焊接接头的疲劳性能.研究结果表明:铝合金焊接接头是在比较低的交变应力条件下发生断裂的.瞬断区上有明显的舌状花样,断裂方式为典型的解理断裂,在断口上有较低的脊岭.材料中产生的空穴往往是裂纹源萌生的源头.焊接缺陷气孔和未焊透造成试件在几何形状上的不连续和截面面积的减小,导致应力集中现象产生,降低试件疲劳性能.     

厚板铝合金FSW和MIG焊接接头疲劳性能

对厚度10 mm的6082-T6铝合金搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊接接头的疲劳强度进行了试验研究,并与6082-T6母材疲劳性能进行了对比分析.结果表明,6082-T6母材的疲劳S-N曲线最高、MIG焊接接头S-N曲线度最低,而FSW接头的疲劳S-N曲线近似位于两者之间;在高应力区FSW疲劳强度低于MIG焊接接头、而在低应力区高于MIG焊接接头.大部分FSW试样疲劳裂纹启始于焊缝根部的"弱连接"缺陷,采用机械加工去掉1.4 mm厚度焊缝根部材料后,FSW疲劳强度明显提高并接近母材数据.厚板6082-T6铝合金FSW焊缝根部质量控制是影响疲劳性能的关键因素.     

FeCoNiCrMn高熵合金焊接接头组织和拉伸性能的研究

高熵合金具有较低的自由能,化学性质稳定,可以用作防腐、耐高温、耐低温的材料,但作为结构件材料使用时,需要采用焊接方法使之变为满足一定形状和尺寸要求的构件。本文研究的母材分别为铸态和锻态,采用钨极氩弧焊进行焊接,测试了2种状态的焊接接头拉伸性能,结果表明:铸态下焊接接头缺陷较多,性能较差,可能与铸造工艺有关;锻态下的焊接接头性能良好,断后伸长率为28%,抗拉强度约为523 MPa,拉伸断口形貌为韧窝断裂。经过X射线衍射分析焊缝的晶体结构为面心立方。     

高强度桥梁钢焊接接头疲劳性能的研究

利用高频疲劳试验机对高强度桥梁钢焊接接头测定了应力比R>0条件下的应力.循环次数(S-N)曲线,并对疲劳断口进行观察.系统分析疲劳裂纹的形成、扩展以及瞬断过程.结果表明,高强度桥梁钢焊接接头在R>O条件下的疲劳极限为470 MPa,稍低于焊接接头的屈服强度,应力幅σ与循环次数,N的关系为lgN=36.9-13.743 81gσ;在较高应力幅下的疲劳裂纹起源于试样表面的某种缺陷,在较低加载应力幅下的疲劳裂纹起源于大尺寸的夹杂物;疲劳扩展区断口微观形貌为疲劳辉纹和微坑,在微坑中可以观察到第二相粒子,局部区域可以观察到二次裂纹;瞬断区断口形貌具有典型的韧窝特征.     

深窄间隙焊接接头疲劳性能试验研究

通过高周疲劳试验,测定了大厚壁NiCrMoV钢深窄间隙埋弧焊焊接接头的S-N特征曲线.疲劳试验发现,疲劳试样断裂位置多发生在焊缝处,并对疲劳断口进行了SEM分析.发现疲劳裂纹源出现在材料内部,焊缝的裂纹源多萌生于焊接缺陷处,非金属夹杂是造成母材疲劳裂纹形核的原因.试验得出了该焊接接头的条件疲劳强度(N=5×107)为405 MPa,从而为结构设计工作人员提供了技术依据;严格控制焊接缺陷可改善整个接头的疲劳性能.     

焊接环境温度对铝合金焊接接头疲劳性能的影响

铝合金焊接过程中,环境温度因素对焊接质量的优劣起着不可低估的影响。对不同环境温度条件下焊接的A5083铝合金接头进行疲劳性能试验,结果显示常温与高温环境下焊接的接头疲劳极限几乎一致,而低温环境下焊接的接头疲劳极限显著提高;对焊接接头进行无损检测,对疲劳试件进行断口分析显示低温环境下焊接接头含有极少量的小气孔而常温与高温环境下含有的气孔数量较多、尺寸较大。焊接环境温度通过影响气孔的生成进而导致接头疲劳极限的差异。     

奥氏体不锈钢焊接接头的疲劳性能分析

采用单点法并在拉伸载荷的作用下,对304L和316L奥氏体不锈钢等离子弧焊接头的疲劳性能进行测试,得出应力比为0.1条件下的304L与316L奥氏体不锈钢焊接接头的疲劳极限分别为280 MPa和300 MPa;扫描电镜的观察显示奥氏体不锈钢焊接接头的疲劳裂纹扩展区均可见疲劳条带,以穿晶方式扩展,为典型的韧性断裂特征.     

Al-Mg-Mn-Er-Zr合金激光焊接接头的疲劳性能

研究了Al-Mg-Mn-Er-Zr合金薄板及其激光焊接接头的静态拉伸性能和疲劳性能,并获得相应的S-N曲线及条件疲劳极限.通过微观组织分析及疲劳断口观察,探讨了Al-Mg-Mn-Er-Zr合金激光焊接接头的疲劳断裂原因.结果表明,Al-Mg-Mn-Er-Zr合金激光焊接接头存在明显的组织不均匀性,母材为典型的轧制组织,焊缝区的显微组织为细小等轴晶,晶粒尺寸约为40μm,热影响区为再结晶组织;激光焊接接头的抗拉强度低于母材,存在焊接接头软化的现象,接头系数约为0.73;激光焊接接头的条件疲劳极限为母材合金的68.5％;焊接接头的组织不均匀性及焊缝中的第二相夹杂是影响接头疲劳性能的主要原因.     

AP1000主管道焊接接头微观组织和性能试验

在优化焊接工艺参数的基础上,系统分析了AP1000核电站锻造316LN主管道焊接试验件的母材、热影响区及焊缝的微观组织形貌和拉伸性能。结果表明,焊接接头组织沿主管道壁厚方向均匀分布,存在明显晶粒粗化的热影响区。焊缝金属由柱状奥氏体+残留铁素体组成,铁素体数位于8~10 FN之间,属于典型的铁素体-奥氏体结晶模式,不存在碳化物及氮化物析出。在核电站设计工况350℃下,抗拉强度达到450 MPa。     

2205DSS焊接接头腐蚀疲劳性能分析

对川东船厂制造化学品船所用的国产2205DSS常用焊接接头在模拟海水环境中的腐蚀疲劳性能进行了试验研究.通过Origin软件对试验数据进行非线性拟合得到了环境温度分别在24,30和40℃、加载应力比为0.1、加载频率为20 Hz条件下的腐蚀疲劳寿命S-N曲线,得到焊接接头在该环境下的疲劳极限,建立了有温度参数表示的S-N数学模型.结果表明,在模拟海水中焊接接头发生腐蚀疲劳断裂的位置在母材区,环境温度升高对低应力水平作用下的试件疲劳寿命有明显影响.     

铝合金焊接接头超高周疲劳性能研究进展

超高周疲劳是指材料应力循环次数达到1×107以上发生疲劳断裂的行为,不同于传统疲劳无限寿命的观点。为了能够合理化设计疲劳构件、有效评估寿命、减少安全隐患和经济损失,有必要对材料超高周疲劳性能进行深入研究。总结了铝合金超高周疲劳S-N曲线的特征、疲劳裂纹的产生、裂纹扩展以及影响疲劳破坏的因素,在此基础上提出利用TIG熔修、机加工打磨、超声冲击等延寿技术提高疲劳寿命;最后在分析现状的基础上,提出一些有关铝合金超高周疲劳寿命的研究方向。     

超声冲击态焊接接头疲劳性能分析

使用ABAQUS软件对T形接头进行超声冲击处理,将处理结果导入隐式分析模块中得到了稳定的残余应力场.随后对冲击处理后的接头施加不同的拉伸载荷,计算不同网格尺寸条件下的ASME结构应力,验证了该方法的网格不敏感性;对比冲击态和未冲击态焊接接头的AMSE结构应力和ⅡW结构应力的应力集中系数,发现超声冲击处理可以有效降低焊趾处的应力集中系数,但ASME结构应力法对载荷变化更敏感.分别采用主S-N曲线和ⅡW结构应力S-N设计曲线,给出了基于ASME结构应力法和ⅡW结构应力法的疲劳寿命,结果表明,ASME结构应力法预测的疲劳寿命趋于相对保守.     

焊接修复对铁素体不锈钢焊接接头疲劳性能的影响

通过脉动拉伸疲劳试验对T4003铁素体不锈钢焊接接头(去掉余高)的疲劳性能进行研究,并将一、二次焊修与未焊修的焊接接头中值疲劳强度进行了对比.结果表明:一、二次焊修的T4003铁素体不锈钢对接接头(去掉余高)的疲劳强度与未焊修试件相比明显降低,一次焊修约降低5.0MPa,二次焊修约降低25.3 MPa.