锌基合金TIG焊焊接接头的显微组织特征

采用TIG焊对锌基合金进行焊接,通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、维氏硬度计等研究了焊接接头的显微组织和硬度分布。结果表明:锌基合金TIG焊接头平滑完整,焊缝和热影响区界面清晰,焊缝组织主要由细小的等轴晶和长条状的柱状晶组成,未出现过热粗晶组织;熔合区组织为α1相和锌基固溶体,体积发生不均匀膨胀导致熔合区产生内应力,一定程度上降低了熔合区的强度和塑性;热影响区晶粒得到了细化,一定程度上提高了塑性;焊接接头的硬度分布从高到低的顺序为焊缝、热影响区、母材、熔合区。     

718镍基合金激光焊接接头微观组织研究

对718镍基合金的激光焊接接头微观组织进行了研究。结果表明:焊接接头的焊缝组织呈"钉头"状,结晶方向由熔合线指向焊缝中心,焊缝中心组织主要是等轴晶,焊缝熔合区出现了大量黑色沉淀相,是Nb在晶界的析出物和碳化物,热影响区也存在部分黑色沉淀相。在热影响区有大量的不连续裂纹,在钉头中间缩颈部位的裂纹最为明显。裂纹的出现与树枝晶间析出较多的Nb低熔点共晶相有关。焊缝区的显微硬度明显低于母材,在熔合线附近出现了软化区。     

Inconel 718镍基合金与304不锈钢电子束焊接

对Inconel 718镍基合金与304不锈钢进行了电子束焊接试验,分析了接头显微组织及力学性能. 结果表明,焊缝区中部由枝晶及细小的等轴晶组成,在近镍侧及近钢的熔合线,都由向焊缝中心方向生长的树枝晶组成. 各特征区域显微硬度值各不相同,焊缝区高于镍基合金侧,高于不锈钢侧. 当焊接束流为8 mA,焊接速度为700 mm/min时,接头的抗拉强度最高为722 MPa. 拉伸试样断裂发生于焊缝区内部,呈典型的延性断裂,断口可观察到明显等轴状韧窝.     

高速列车侧墙大型材激光-MIG复合焊接

试验采用激光-MIG复合焊接方法对高速列车6005A铝合金侧墙大型材进行焊接,分析焊接接头的显微组织及力学性能。研究结果表明,焊接接头呈现漏斗状,明显分为两部分,上半部分较宽呈现碗形,下半部分较窄呈现锥形;由焊缝中心至熔合线,Al、Mg元素的含量有所升高;焊缝中心的等轴晶组织均匀细小,熔合线附近的柱状晶组织短小且特征模糊;焊接接头硬度介于54.12~84.02 HV,焊缝和热影响区的软化区是硬度最低的区域,焊接接头热影响区宽约9 mm;焊接接头抗拉强度稳定,平均抗拉强度210 MPa,明显高于常规MIG焊接接头。     

5B70铝合金变极性等离子焊接接头组织与性能的研究

以5B71合金焊丝为填充材料,采用变极性等离子弧焊法对6 mm厚5B70合金板材进行焊接,并对焊接接头进行显微组织和力学性能的研究。结果表明：接头的抗拉强度达到370.13 MPa,强度系数为0.89,断后伸长率为10.35%;断裂发生在靠近熔合区的热影响区处,断口形貌为韧窝,属于塑性断裂;焊缝中心的硬度是整个焊接接头最低的区域;焊缝组织由大量树枝晶和少量等轴晶组成,熔合区界限明显,形成了等轴晶层,热影响区范围很窄,保留了与母材类似的纤维状组织。     

抗HIC压力容器用Q345R(R-HIC)钢焊接接头组织与性能研究

研发了抗HIC(Hydrogen Induced Cracking,氢致开裂)压力容器用Q345R(R-HIC)钢,并研究其焊接接头区域的显微组织及性能。结果表明,焊缝区、熔合区和热影响区显微组织主要由铁素体、贝氏体和珠光体组成。各区域热力学过程不同,焊接后显微组织存在明显差异:焊缝区显微组织主要由先共析铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体组成;熔合区显微组织中贝氏体逐渐增多,铁素体逐渐减少;热影响区中的粗晶区显微组织几乎全部由贝氏体组成,细晶区和不完全重结晶区显微组织为等轴铁素体和珠光体组织。焊接接头具有良好的力学和抗氢致开裂性能。焊接接头微区硬度和冲击性能与显微组织关系密切:热影响区存在贝氏体组织导致其平均硬度最高、冲击功最低;针状铁素体具有良好的抗裂纹扩展能力,使得焊缝区具有良好的冲击韧性,冲击功最高。各区域差异的显微组织未对抗氢致开裂性能造成影响。     

SPA-H钢与304不锈钢异种钢焊接接头组织及性能研究

采用钨极氩弧焊对SPA-H钢与304不锈钢进行异种钢焊接,分析测试了不同焊接电流下焊接接头的显微组织、显微硬度和拉伸性能,研究了焊接电流对焊接接头组织及性能的影响。结果表明,随着焊接电流的增加,焊缝组织从定向生长的胞状晶和树枝晶到细化的胞状晶和树枝晶,再到粗大的等轴晶变化;SPA-H母材与焊缝之间存在明显的熔合线,而且随着焊接电流增加,熔合线由窄变宽;焊接接头中的硬度峰值都出现在焊缝区,电流为70 A时焊接接头焊缝和304侧热影响区的硬度值最高,但SPA-H侧热影响区的显微硬度显著低于焊缝区的显微硬度;电流为70 A的试样接头抗拉强度均高于60、80 A的焊接接头,60 A的试样接头抗拉强度和伸长率最低;三种焊接电流下的焊接接头抗拉强度均远高于母材,焊缝满足强度要求。     

不同焊丝对喷射成形7055铝合金焊缝组织与力学性能的影响

对用喷射成形工艺制备的7055铝合金采用不同焊丝进行MIG焊焊接试验,对焊接接头组织和力学性能进行了研究。试验结果表明:ER4043焊丝焊接接头硬度为200 HV,接头抗拉强度为145 MPa,伸长率为2.23%;焊接接头主要以等轴晶为主,焊缝区为等轴晶和树枝状晶,熔合区和热影响区主要为等轴晶组织,断口为解理断裂。ER5356焊丝焊接接头硬度为90 HV,接头抗拉强度为190 MPa,伸长率为2.92%;焊接接头主要以柱状晶为主,焊缝区、熔合区主要为柱状晶组织,热影响区为粗大的等轴晶,断口为疲劳断裂形式。     

7055喷射成形高强铝合金激光焊接头组织及性能

采用激光焊接对2 mm厚喷射成形的7055-T76511铝合金进行焊接试验。通过显微硬度和拉伸试验测试焊接接头的力学性能,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、背散射电子衍射技术(EBSD)以及X射线衍射(XRD)分析焊接接头的微观组织。结果表明,7055铝合金激光焊接头无明显的软化区,焊缝显微硬度最低,约为130~140 HV,接头的抗拉强度372 MPa,伸长率4.1%。焊缝组织有明显的三个区(热影响区、熔合区和焊缝区)。热影响区组织是产生了部分再结晶的等轴晶粒;熔合区由于非均匀形核形成了等轴非枝晶区(non-dendritic equiaxed grain zone,EQZ),晶粒尺寸3~8μm;焊缝区靠近熔合线为柱状枝晶,中心为胞状枝晶。     

基于超射流过渡的7N01-T5铝合金MIG焊接头组织和力学性能研究

为了减小铝合金中厚板的坡口角度,基于超射流过渡模式对45°坡口的7N01-T5铝合金进行了MIG焊试验,分析了接头的显微组织与力学性能。结果表明:采用超射流过渡模式实现了铝合金板45°坡口的MIG焊接,接头没有未熔合缺陷。除焊道交界处与熔化区边缘外,焊缝区域组织主要由等轴晶组成;显微硬度最小值出现在焊缝区域。随距焊缝中心距离的增加,热影响区可分为硬度稍微降低的淬火区以及硬度明显降低的软化区。接头的拉伸断裂位置均出现在熔合线附近,接头的平均抗拉强度达到312.15 MPa。     

AlSi12CuMgNi铝合金的真空电子束焊接接头组织及性能

将AlSi12CuMgNi铝合金挤压铸造的活塞顶圈和锻造的活塞裙进行真空电子束焊接,对优化工艺条件下焊接接头的微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,接头成形良好,没有明显的热影响区,焊缝狭窄;焊缝区域主要由细小的α-Al相、α+Si共晶体、初晶硅以及Mg2Si等强化相组成;焊缝中心组织为细小的等轴晶和树枝晶;熔合区组织主要为柱状晶。接头强度不低于挤压铸造母材,焊缝硬度高于母材;焊接接头的拉伸断口断面上分布大量撕裂棱和解理面,呈脆性断裂特征。     

PM-TZM钼合金电子束焊接特性

为研究PM-TZM钼合金电子束焊接特性,对其进行了电子束焊接试验,分别对接头显微组织及力学性能进行了分析. 结果表明,PM-TZM钼合金电子束焊缝呈“钉状”几何特征,熔合线附近有链状气孔出现. 焊缝区由粗大的等轴晶及柱状晶组成,热影响区晶粒相比于母材明显长大. 接头各区域硬度值不同,焊缝区硬度与母材相当,硬度最低值出现在两侧热影响区.PM-TZM合金电子束焊接接头有较大的性能损失. 接头室温最高抗拉强度378 MPa,为母材抗拉强度的47%,1 000℃抗拉强度168 MPa. 接头拉伸断裂均发生于焊缝区,呈典型的脆性解理断裂特征.     

GH3044合金激光焊接接头组织和变形均匀性

对GH3044高温合金进行光纤激光自熔焊对接实验,结合OM、SEM、EDS、XRD和预拉伸变形等分析方法研究焊接接头的焊缝形貌、组织变化特征和力学性能,讨论焊缝金属快速凝固过程中的相变及元素偏析。结果表明:热输入的增加会导致熔化的金属量增加,熔池的Marangoni对流效应更明显;焊缝金属上部和下部区域为粗大的柱状晶,中部区域为尺寸较小的柱状晶,熔合线靠近焊缝附近区域为细小树枝晶,热输入较小时,焊缝中心区域有等轴晶生成;焊缝组织主要为γ相、共晶(γ+M_6C)相,EDS分析表明合金元素的微观偏析较弱;靠近熔合线的热影响区组织变化较小,但焊缝、热影响区的硬度均高于母材的;随着热输入的减小,焊接接头的硬度、抗拉强度逐渐增大,抗拉强度最大为865 MPa,伸长率为43%。     

Cu-Cr-Zr合金TIG焊工艺及接头组织与性能分析

采用Cu-Cr-Zr焊丝对Cu-Cr-Zr合金进行TIG焊试验研究。并通过扫描电镜、能谱分析等观察分析焊接接头的显微组织,并研究焊接接头硬度和导电率的变化规律。研究结果表明,在适当的焊接工艺下可以对Cu-Cr-Zr合金实施TIG焊,焊接接头成形良好。焊缝中心为粗大等轴晶,熔合区为粗大柱状晶组织,热影响区晶粒粗化,粒状Cu-Cr、Cu-Cr-Zr化合物在焊缝及熔合区的晶界及晶内析出。与母材相比,焊接接头的导电率和硬度下降,其中熔合区弱化最明显。     

船用5083铝合金变极性等离子焊接头组织和性能

采用变极性等离子焊接工艺实现了5mm厚船用5系铝合金立向上位置焊接,并分析了接头的组织和力学性能。力学试验显示：接头抗拉强度达到295MPa,延伸率达到10%,断裂位置在熔合线附近;焊缝区和热影响区的显微硬度均低于母材,且焊缝中心处最低。接头金相观察发现熔合线附近的焊缝为粗大的等轴晶组织,但焊缝区大部分为胞状树枝晶组织,从两侧呈对称生长并在焊缝中心处相遇,热影响区为再结晶组织。利用电子探针分析了拉伸断裂位置附近成分,发现该区域Mg含量偏低且分布不均匀,固溶强化效果下降,组织和成分的不均匀导致该区域成为接头的薄弱环节。     

激光填丝焊接铝锂合金T型接头的组织和力学性能

以铝锂合金2A97(底板)/2099(筋板)T型接头为研究对象,采用ER5356铝镁焊丝进行激光填丝焊接,分析了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:接头的平均抗拉强度为425 MPa,达到2A97-T3母材抗拉强度的93%。T型接头首先在焊趾起裂,然后沿熔合线扩展,最终断在底板,呈穿晶断裂的特征。焊缝区硬度值在70~90 HV之间,比母材硬度低。焊缝区域晶粒形态主要有细等轴晶、柱状晶和等轴晶,其中细等轴晶主要在在熔合区靠近焊缝侧形成;焊缝中心等轴晶区的第二相粒子分别在晶间和晶内出现,并伴随明显的铜偏析现象。     

激光焊接异种钢组织及显微硬度分析

采用激光摆动焊接方法焊接异种钢,利用JMATPro软件计算了母材3Cr13,VG10的平衡相图,通过XRD,SEM,EPMA等技术分别对焊缝、熔合区、热影响区的相组成和显微组织进行了分析,测定了焊接接头的显微硬度分布. 试验结果表明,焊缝主要为α相和碳化物M₇C₃;从熔合线到焊缝中心,组织由平面晶逐渐变为胞状晶、胞状树枝晶、树枝状晶、柱状晶、等轴晶. 焊缝组织存在显微偏析,其中C,Cr元素在晶界富集,Fe元素在晶内富集,同时在晶界处有条棒状的M₇C₃析出. 熔合线附近的母材处有C迁移现象,其中3Cr13侧母材处有类针状马氏体组织产生,VG10侧熔合区存在非对流混合区,在该位置有块状、岛状组织嵌入母材,且在该组织上有片层状的碳化物生成. 熔合线两侧的母材硬度值最大,焊缝区硬度变化较小,热影响区硬度随着远离焊缝中心距离的增加而逐渐减少.     

GH3539合金激光焊接接头组织及性能的研究

高温熔盐反应堆（MSR）利用熔融盐作为传热介质,其结构材料需要面对高温、熔盐腐蚀和中子辐照等极端环境,因此对于结构材料的性能要求极为严苛。GH3539合金作为新一代候选结构材料,在极端环境下具有显著的高温机械性能,为推动该合金的焊接应用,采用激光焊接技术对GH3539合金进行焊接,研究了合金激光焊接接头的显微组织、凝固模式及接头力学性能响应。结果表明：GH3539合金激光焊接接头具有较大的深宽比,焊接接头分为母材区、热影响区和熔合区三部分。母材区为奥氏体组织,基体中存在大量的富W碳化物以及少量的富Ti析出相。焊接接头未发现明显的焊接热影响区。熔合区中靠近熔合线的组织类型为平面晶组织,平面晶组织迅速转变为垂直于熔合线方向生长的柱状晶,且具有明显的方向性,柱状晶前沿在焊缝中线处接触,导致部分组织在焊缝中线处不规则,同时在焊缝中心处发现部分等轴晶。力学性能结果显示,熔合区硬度均值为273 HV,硬度值明显高于焊接接头的其他部分,接头中未见明显软化区域。在高温800℃时,焊接拉伸试样断裂发生在母材区域,断裂模式为明显的晶间断裂,屈服强度和最大抗拉强度分别为212.6 MPa和295.2 MPa...     

无钴马氏体时效钢电子束焊接接头组织与性能分析

对18Ni无Co马氏体时效钢进行了真空电子束焊接,用金相显微镜观察了焊接接头的组织形貌,并测定了焊缝区、热影响区、基体的显微硬度.结果表明,18Ni无Co马氏体时效钢组织为板条马氏体组织,材料焊接性能良好,焊缝区凝固组织为胞状树枝晶,熔合线附近热影响区晶粒发生了再结晶,晶粒长大明显.硬度分布有明显的规律性,焊缝区硬度最低,细晶区硬度最高,熔合线附近的热影响区,离熔合线越远,硬度值越高.在距熔合线2.5 mm处有一个马氏体与奥氏体两相混合的狭窄区域,硬度较其两侧有明显降低.     

2219铝合金锻件焊接接头组织与性能

以2219高强铝合金锻件为研究对象,采用变极性TIG焊方法,通过金相分析、拉伸试验及扫描电镜手段分析了焊接接头不同区域显微组织结构、力学性能及断裂形貌。结果表明:2219铝合金锻件焊接接头熔合区由较宽的等轴晶带和粗大的柱状晶组成,热影响区为粗大的等轴非枝晶,打底焊缝中心组织是粗大的等轴非枝晶和等轴枝晶的混合组织,盖面焊缝中心组织是细小的等轴非枝晶组织形态;焊接接头抗拉强度平均值为285 MPa,达到母材强度约65.5%,断后伸长率平均值约3.7%;试样断裂位置均在熔合线附近,打底层断裂形貌呈现典型的韧性断裂特征,盖面断裂形貌以韧性断裂主,局部区域出现解理断裂及层状撕裂的混合特征。