直流磁场辅助铜-钢TIG焊接头组织和性能

采用直流磁场辅助TlG焊进行铜-钢异种材料对接试验,分析了直流磁场对TlG焊接头微观组织及力学性能的影响.结果表明:当磁场强度B=10 mT时,接头外观形貌良好且焊缝无气孔等缺陷.随着磁场强度的增大,接头的抗拉强度呈先上升后下降的趋势.当B=10 mT时,接头抗拉强度最高,达到194.6 MPa,相比无磁场时增加了25.79％,接头熔合区的显微维氏硬度提升了8.8％.接头由钢母材、钢侧热影响区、钢侧熔合区、焊缝区、铜侧热影响区和铜母材组成.其中熔合区组织由球状大颗粒(Ⅰ层)与带状小颗粒(Ⅱ层)的铜-钢固溶体组成.当B=10 mT时,Ⅰ层球状富铁相出现明显团聚现象且其中包含的铜颗粒增多,旋涡状的(α+ε)双相组织变多且旋度增加,铁基体由网状变为小条状;Ⅱ层富铁相消失且(α+ε)双相组织的厚度变薄.熔合区(α+ε)双相组织旋度增加与富铁相的团聚起到机械咬合和增强第二相强化的效果,这是接头强度与硬度提升的原因.     

厚板钛合金磁控窄间隙TIG焊接技术发展现状

磁控窄间隙TIG焊接技术能有效解决厚板钛合金侧壁熔合不良的问题,其工艺稳定性好、设备成本较低,能为大型钛合金海工结构和装备制造提供有力支撑。围绕厚板钛合金磁控窄间隙TIG焊接技术及其研究现状展开论述。重点阐述了外加横向磁场对电弧摆动的作用机理,并讨论了主要焊接工艺参数(窄间隙坡口设计、焊接电流强度、外加磁场强度和频率及电极位置)对焊缝成形的影响。结合自研结果探讨了不同规格钛合金磁控窄间隙TIG焊接接头的显微组织和力学性能,并进一步概述了焊后残余应力分布特征。研究结果表明,利用外加磁场实现电弧周期摆动能有效调控热输入分布,进而改善侧壁熔合不良的问题;相比其他窄间隙焊接技术,磁控窄间隙TIG焊接能获得更加均匀的焊缝组织和优异的接头力学性能;磁控窄间隙TIG焊接后,接头表面存在较大拉应力,结合合适的热处理工艺能有效降低接头残余应力。最后,对磁控窄间隙TIG焊技术发展和前景进行了展望。     

Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金焊接接头组织和形状记忆效应研究

利用扫描电镜、X射线衍射仪对Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金钨极氩弧焊(TIG焊)接头组织进行分析,并利于弯曲变形法考察了焊接接头的形状记忆效应.结果表明,焊缝区由于重熔形成了树枝晶组织,该树枝晶组织又具有胞状亚结构.焊缝区相组成与母材一样仍然是单相奥氏体(γ),变形后能发生应力诱发γ→ε马氏体相变,该相变加热后完全可逆.热影响区组织除晶粒长大外无其它改变.Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金经焊接后仍然保持良好的形状记忆效应.     

镁合金/钢异种材料激光熔钎焊接头组织及成形调控

采用激光熔钎焊技术对AZ31B镁合金与Q235钢进行异种金属搭接实验。添加Ni中间层协调镁合金与钢的冶金连接,通过外加纵向交变磁场调控接头成形及组织,以期提高接头的力学性能。结果表明：添加Ni中间层后接头类熔焊区IMC层为树枝状或连续纳米级层状AlNi相,实现冶金连接。外加交变磁场后Fe-Ni固溶体厚度减小且延伸进镁侧焊缝中,沟壑状的Fe-Ni固溶体增加了界面的结合面积。通过测量发现接头实际界面连接长度与拉剪线载荷有很大的联系。外加交变磁场后激光熔钎接头实际界面连接长度与拉剪线载荷随着磁场强度的增加呈现先增大后减小的趋势。当激光功率P=1250 W,焊接速度v=20 mm·s^-1,磁场强度B=10 mT,磁场频率f=35 Hz时,添加Ni中间层协调镁合金与钢的冶金连接,外加纵向交变磁场优化接头焊缝成形,接头拉剪线载荷最高,达到163 N/mm。     

焊丝成分对T91/316L异种钢焊接接头微观组织和力学性能的影响

T91马氏体钢与316L奥氏体钢异种钢的焊接主要应用于超超临界机组(USC)和核电领域中的加速器驱动次临界洁净核能系统(ADS)。本研究采用ER309L、ER316L和ERNiCr-3三种不同的焊丝,使用钨极氩弧(TIG)焊对T91马氏体不锈钢和316L奥氏体不锈钢进行了焊接,并对焊接接头进行了微观组织和力学性能分析,同时研究了焊后热处理对焊接接头的影响规律。研究结果表明,使用三种焊丝获得的焊缝的微观组织都是粗大的奥氏体枝晶,且其枝晶的晶粒垂直于熔合线往焊缝中心生长。焊态下焊接接头拉伸试样在T91侧的粗晶热影响区(CGHAZ)发生脆性断裂,经过焊后热处理(750 ℃/1 h)的焊接拉伸试样的韧性断裂均发生在316L母材处,且抗拉强度显著上升,这表明焊后热处理能够提高T91/316L异种钢焊接接头的拉伸性能。在未焊后热处理状态下,使用ERNiCr-3焊丝获得的焊接接头焊缝的冲击性能优于其他焊丝。焊态下焊接接头硬度在T91侧熔合线处显著升高,而焊后热处理后T91侧熔合线处的硬度凸起几乎消失。     

增材制造GH3625与轧制GH3625激光焊接头组织及力学性能分析

本工作对激光增材制造GH3625(以下简称3D-GH3625)与轧制GH3625进行激光焊接试验，研究激光功率对其焊接接头的显微组织和力学性能的影响，并对其焊接接头的显微组织演变规律进行分析。结果表明，随着激光功率增加，两侧焊缝的熔合区完成由胞状晶向胞状树枝晶转变，而在激光功率相同时，厚板从上到下两侧熔合区的组织形态由上层的柱状晶和胞状晶转变为下层的柱状树枝晶，焊缝中心区由上层的柱状树枝晶和等轴树枝晶转变为下层的柱状树枝晶。当P=5.0 kW,焊接接头无明显表面缺陷、力学性能优良，抗拉强度高达861 MPa,伸长率达到50%左右，对接头断口进行分析，发现断口处有块状MC、部分撕裂棱和孔洞存在。随着激光功率的增加，接头抗拉强度从最高860 MPa下降至833 MPa。     

Al—Cu-Mn系热强化铝合金方波交流TlG焊接接头性能的改善

本文研究了用方波交流焊接电源焊接AI—Cu—Mn系(147)高强度铝合金,改善接头性能的结果。改变正负半波电流比值β,可以改变阴极清理区大小及焊缝成形,实验结果表明,当β=0.7时,焊接(147)高强度铝合金,接头强度可以比一股正弦波提高10％以上。这是由于改变了对母材的热输入量,造成焊缝热影响区减小,焊缝及熔合线组织细化,减少气孔等造成的。     

2024-T4铝合金光纤激光填丝焊缝成形与组织性能的相关性

2024-T4铝合金光纤激光填丝焊缝横截面分为钉头形和近X形2种典型形貌,对比分析了该2种形貌的焊缝成形与组织形态、显微硬度和接头拉伸性能的相关性。结果表明:近X形横截面的焊缝在焊接过程中更加平稳,焊接飞溅更少。焊缝区的组织特征为垂直于熔合线相对生长的柱状晶组织和焊缝中心的等轴晶组织。钉头形焊缝中心晶粒的二次枝晶较发达,逐渐形成等轴树枝晶,而近X形焊缝中心晶粒相对细小,呈现为等轴胞状晶。与钉头形横截面的接头相比,近X形横截面的接头焊缝区析出的强化相θ(Al2Cu)相对较多,平均显微硬度值略高,热影响区的软化现象逐渐减弱,接头强度和塑性略低。     

TA23合金不同焊接方法接头组织性能研究

采用CMT、TIG和EBW焊对TA23合金进行焊接,对比分析了不同焊接方法下接头微观组织和力学性能的差异。结果表明,焊接热输入直接影响焊缝晶粒尺寸和焊接接头宽度,TIG焊缝晶粒尺寸最大,CMT次之,EBW最小;EBW接头宽度为5 mm,CMT接头宽度为7 mm,TIG接头达14 mm;3种焊接方法焊缝区域组织均由马氏体α相、片层状α相和残余β相组成,热影响区组织形态介于焊缝和母材组织形态之间;3种焊接方法焊缝区显微硬度和接头抗拉强度均大于母材,其中EBW焊缝区显微硬度值最大,TIG焊接头抗拉强度最高,CMT焊缝显微硬度和接头抗拉强度均居中。     

铝合金6082和5083 MIG焊接头的微观组织和性能

对高速列车车体常用铝合金6082与5083板材进行熔化极氩弧焊(MIG)对接,利用光学显微镜和扫描电镜分析异种材料焊接接头的显微组织特点,利用显微硬度计、拉伸试验机和电化学工作站对接头的力学性能和耐腐蚀性能进行测试和分析。研究结果表明,焊缝成型良好,焊缝区由细小的胞状树枝晶和等轴晶构成,熔合线附近为粗大的柱状晶;焊接接头抗拉强度为199.92 MPa,断后伸长率为5.18%,断裂位置在铝合金6082的焊接热影响区(HAZ),为韧性断裂,接头的正弯性能较差,背弯性能良好;铝合金5083侧的热影响区宽为4mm,6082侧的热影响区宽为15mm,接头两侧的硬度分布有明显差别,在6082侧距焊缝中心12.5mm的显微硬度最低为63HV;6082-5083异种铝合金焊缝的耐蚀性能优于母材5083,但比母材6082差。