非等强焊接接头的屈服载荷

焊接接头热影响区软化是TMCP钢不可避免的问题，为分析这种接头的承载能力，利用滑移线场的变形机制，考虑焊缝和热影响区的强度相对于母材的变化，以及它们的宽度相对于板厚的变化，给出了包含有焊缝，热影响区和母材的拉伸试样了载荷的计算方法，计算结果表明，热影响区的硬化或软化及其宽度对接头屈服载荷有直接的影响，热影响区软化的焊接接头承载能力可以通过提高焊接强度来补偿，该分析方法适用于TMCP钢焊接接头焊缝强度的初步设计。     

激光焊接650MPa相变诱发塑性钢的组织与性能

采用固体Nd:YAG激光器焊接拉伸强度级别为650MPa、厚度为1.2mm的相变诱发塑性钢(TRIP)薄板,利用光学显微镜和电子显微镜研究了其不同焊接速度下对接焊缝的形貌和组织特点。测试了接头的硬度和抗拉强度,借助杯凸试验对比研究了激光焊接接头和母材的成形能力,并分析了焊接速度对接头组织、性能的影响。研究表明:TRIP钢的相组成主要是大量铁素体、贝氏体和少量的残余奥氏体;激光焊缝金属则主要由马氏体构成。焊缝金属或焊接热影响区的近缝区具有最高的硬度。焊缝金属的屈服强度和抗拉强度在垂直于焊缝方向与母材基本相同,但在平行于焊缝方向明显高于母材。与母材相比,激光焊接TRIP钢薄板的冲压成型能力明显下降。     

力学不均匀性对焊接接头拉伸性能的影响研究

为了研究焊接接头力学不均一性对单向拉伸性能的影响,本文采用数字散斑相关方法（DSCM）研究了纯铝激光-电弧复合焊焊接接头在拉伸过程中的局部变形行为,获得了母材、热影响区和焊缝区的应变分布情况,发现应力43.6MPa时熔合线附近的热影响区首先进入屈服阶段,并且随着荷载的增加,总应变迅速增大,热影响区真实应变远大于名义应变,并导致最终断裂。硬度测试结果显示热影响区出现明显的退火软化现象,硬度最低,使其成为焊接接头拉伸过程中最薄弱区域。基于能量法和硬度测试结果提出了纯铝焊接接头各区域屈服强度的预测模型,预测值与实验结果吻合良好。     

硬铝合金焊接性能的研究

为了有效地使用热处理强化变形铝合金制造各种结构材料和零部件。研究其焊接性能指标．以Al-Cu-Mn系铝合金(2A16)为对象，采用交流钨极氩弧焊焊接工艺及同质和异质焊丝，制备了2A16硬铝合金焊接试样．通过测试力学性能、金相组织和扫描电镜断口分析等方法，对其焊接性能进行了研究．结果表明：2A16硬铝合金有较好的抗结晶裂纹形成能力，影响其焊接性能的主要问题是过时效软化区的强度下降：当填充金属中Mg／Cu质量比比较大时，焊缝出现脆断倾向，欲进一步提高焊接接头强度，一方面可采用能量密度更高的热源，同时减小焊接线能量，以减少过时效软化区的不利影响；另一方面，限制填充金属中Mg／Cu的质量比，避免出现对焊接接头强化不利的β相和T相．     

单双丝埋弧焊工艺及接头性能比较分析

以生产中常用的16Mn钢材料为焊接母材,采用单丝交流、单丝直流埋弧焊和双丝埋弧焊工艺方法制备焊件.对不同工艺方法得到的焊接接头进行了拉伸试验,焊缝金属和焊接热影响区金属的室温冲击试验,观察了焊缝金属的显微组织,用扫描电子显微镜观察了冲击断口形貌,根据试验数据计算了不同工艺方法下的熔敷速度.比较分析结果表明:双丝埋弧焊工艺下的熔敷速度比单丝交流、单丝直流埋弧焊工艺下的熔敷速度分别提高了108%和64%,焊接速度分别提高了59%和67%,焊接工艺稳定性好,焊缝成形美观.三种工艺方法下得到的焊接接头抗拉强度和屈服强度无明显区别.单丝埋弧焊时焊缝金属的室温冲击韧度值比双丝埋弧焊时的高,单丝交流埋弧焊时焊接热影响区金属的冲击韧度值最高.     

Ni对金属粉芯型焊丝接头性能的影响

为了制备WQ960高强钢焊接所需的药芯焊丝,自行研制了Mn-Mo-Cr系金属粉芯型药芯焊丝,并在药芯中添加Ni粉来改善焊接接头的冲击韧性.利用拉伸试验、硬度试验和冲击试验等测试方法研究了Ni元素对焊接接头力学性能的影响.结合组织观察和化学成分分析方法,从组织结构的角度对Ni元素的影响机理进行了合理解释.结果表明,随着焊缝中Ni含量的增加,焊接接头的抗拉强度增大,但伸长率减小.当温度为-60~25℃时,焊缝冲击功呈现先增大后降低的趋势.随着Ni含量的增加,焊缝及热影响区硬度增大,焊缝最高硬度值为329. 5 HV,热影响区软化现象有所缓解.焊缝金属中加入适量的Ni元素具有提高焊接接头冲击功的作用,且最佳Ni含量为1. 22%.     

油气输送高频焊管焊接接头组织结构与性能分析

本课题应用ＴＥＭ观察和微型剪切实验技术，研究了两种常用油气输送高频焊管焊接接头和母材组织结构及机械性能的特点。试验结果表明：（１）强度在焊缝熔合区最高，热影响区次之，母材处最低；（２）母材的冲击韧性和断裂韧性高于焊缝熔合区；（３）焊接接头与母材的位错组态有很大差别，前者位错密度远高于后者。最后，本文根据高频焊接工艺特点，从理论上阐述了焊接接头高密度位错产生的原因，以及它对焊接接头机械性能的影响。     

焊接接头力学不均匀体断裂力学参量的数值分析

应用ＭＡＲＣ有限元分析软件对平板拉伸和三点弯曲试样焊接接头力学不均匀体的断裂参量──Ｊ积分进行了数值分析．考察了焊接接头不均匀裂纹体Ｊ积分的守恒性,以及不同裂纹长度、强度匹配和焊缝宽度在加载过程中对Ｊ积分及塑性区发展规律的影响．结果表明：焊接接头Ｊ积分具有守恒性,裂纹越浅,加载时塑性区越大,断裂韧性值越高．高匹配焊缝中的裂纹更容易进入浅裂纹状态,从而使高匹配焊缝具有较好的抗断性能．焊接接头强度匹配因子Ｍ对Ｊ积分值有很大的影响．焊缝宽度对Ｊ积分值也有影响．     

机械振动辅助铝合金CMT接头成形与组织

基于高频微振平台,进行6082铝合金机械振动辅助冷金属过渡焊接(CMT)试验,探究高频微振CMT工艺对焊接接头组织性能的影响.结果表明：施加振动后,焊缝余高略有增加,熔宽减小,熔深增大.当振动频率为1 119 Hz时,余高和熔深分别增加4.5%和23%.振动使热影响区宽度变窄,熔合线附近晶粒尺寸从原先的20μm减小到15μm.施加振动后,气泡逸出速度加快,柱状晶的生长趋势被抑制,晶粒细化,焊接接头软化区的硬度提高,接头硬度分布更加均匀.当振动频率为1 119 Hz时,焊缝软化区维氏硬度值达到最高为77.施加振动可以有效降低接头焊缝和热影响区残余应力.当振动频率为1 119 Hz时,焊接接头和热影响区最大残余应力平均值分别减小9.6%和6.3%,焊接接头力学性能得到提升.     

NR360贝氏体耐磨钢板的组织与性能

研究南钢NR360贝氏体耐磨钢板的组织、力学性能、耐磨性能及焊接性能。结果表明,NR360耐磨钢板的组织为板条状的无碳化物贝氏体及残余奥氏体组织,该钢板具有较高的屈服强度、抗拉强度,及良好的韧性。钢板的耐磨性好,在滑动磨损试验下,钢板的磨损机制主要为微切削与犁沟机制。焊接接头中焊缝组织主要为块状和针状铁素体组织,热影响区组织为细化的板条贝氏体与马氏体组织。焊接接头具有良好的强韧性,热影响区的硬度与耐磨钢基体相近。     

10CrNi3MoV钢的机器人MAG焊焊接接头微观组织与疲劳性能

对20mm厚10CrNi3MoV钢用机器人进行多层单道熔化极活性气体(Metal Active Gas,MAG)保护焊焊接,采用光学显微镜(Optical Microsope,OM)观察焊接接头组织分布,采用硬度计和疲劳试验机分析焊接接头的硬度和疲劳性能.结果表明:焊接接头热影响区(Heat Affected Zone,HAZ)宽度小,其硬度比母材硬度高,HAZ没有造成焊接接头强度软化.二次热循环作用使得焊缝粗晶区晶粒显著细化,焊缝区维氏硬度(HV)谷值约为170,母材硬度约为250.焊接接头应力在屈服点80%时低周疲劳试验循环10 000次没有断裂,而在屈服点90%时循环3 254次后断裂,并且断裂发生在焊趾处.     

7715D高温钛合金的电子束焊接

采用电子束焊接方法研究了7715D高温钛合金的焊接性能。焊接结果表明:焊接接头成形良好,焊接接头抗拉强度达到983 MPa,断口部位位于热影响区;焊缝和靠近焊缝的热影响区的显微组织均为典型的网篮状,母材显微组织为块状初生α相和β转变组织构成的双态组织。     

铸铁等离子焊接组织与性能

采用等离子熔焊,能量密度相对集中,焊接效率高,选用热收缩率较低的材料可显著提高铸铁的焊接强度。研究通过铸铁粉末等离子熔焊进行灰铸铁的焊接,探究不同电流对焊缝组织和性能的影响,通过扫描电镜分析焊缝组织,XRD表征焊缝相组成,显微硬度分析焊缝部分的硬度,拉伸试验测试焊接接头的拉强度。结果表明:焊缝区显微组织由马氏体、珠光体、残余奥氏体和少量二次碳化物组成,电流的提高增加了焊缝区珠光体含量和结合区宽度,但稀释率也增加,当电流为110A时,稀释率达到最高值32.89%。焊接电流100A时,接头的抗拉强度最高213MPa,稀释率14.7%,较高的珠光体含量5.34%,是最优的工艺参数。     

顶锻压力对1045钢/5Cr5MoV模具钢摩擦焊组织与性能的影响

采用连续驱动摩擦焊实现了1045钢与5Cr5MoV模具钢异种钢材的优质高效连接,获得了成形以及力学性能良好的焊接接头。微观组织和力学分析表明:焊缝为马氏体、珠光体和铁素体的混合组织。随着顶锻压力增大,1045钢侧焊接热影响区晶粒度减小,5Cr5MoV模具钢侧焊接淬火区晶粒由粒状变为带状。焊缝处硬度最高,向母材两侧硬度逐步降低,且随着顶锻压力增大,模具钢侧高硬度区增宽,而1045钢侧高硬度区变窄。焊接接头整体抗拉强度随顶锻压力的增加呈现先增加而后趋于稳定,当压力过高时强度略有下降;当顶锻压力在170～210MPa时,焊接接头抗拉强度最大可达到698MPa。焊接接头拉伸断口呈现以解理断裂为主的脆性断裂特征。     

铝/钢异种金属焊接接头组织与性能

采用冷金属过渡(Cold Metal Transfer,CMT)熔钎焊方法对6061铝合金和Q235镀锌钢进行对接焊接,采用金相显微镜、显微硬度计对焊接接头微观组织和硬度进行观察.结果表明:CMT技术可获得成形良好的铝/钢接头.随着焊接速度的降低,焊缝宽度增大;焊缝区为等轴晶和树枝晶组织,熔合区为柱状晶组织.硬度测试表明:接头的维氏硬度(HV)比母材低,过渡区硬度最高,为180,焊缝硬度较低,约为80,钢侧热影响区硬度为152,熔化区存在一定的软化.拉伸试验表明:试样在拉伸过程中发生明显的塑性变形,接头抗拉强度为134 MPa,为铝合金母材的72%.     

喷丸处理对X70管线钢埋弧自动焊接接头拉伸性能的影响

利用机械喷丸技术对X70管线钢焊接接头进行了表面强化处理,通过拉伸试验对X70管线钢基材、原始状态焊接接头和喷丸处理后焊接接头试样的拉伸力学性能进行了分析,用扫描电镜观察了其断口形貌,对其断裂机理进行了探讨。试验结果表明,X70管线钢基材具有连续屈服特征,无明显的屈服平台,延伸率达到38％,拉伸断口出现明显的分层开裂现象;X70管线钢经过焊接后,原始状态焊接接头屈服强度、抗拉强度、断后收缩率明显小于基材;经喷丸处理后,X70管线钢焊接接头抗拉强度、屈服强度和延伸率有了明显的提高。喷丸处理使得焊接接头表面发生塑性变形,表面裂纹和孔洞减少,是提高X70管线钢焊接接头的抗拉强度的主要因素。     

6005铝合金搭接接头组织及疲劳性能研究

采用熔化极惰性气体保护(MIG)焊对6005铝合金进行搭接焊接试验.对焊接接头进行微观组织观察和显微硬度测试,结果显示,熔合区出现联生结晶特点,焊缝中心以等轴晶为主,热影响区(HAZ)晶粒发生严重粗化,焊缝区的维氏硬度(HV)为64.5,母材区为89.6,接头出现明显软化区.在疲劳性能测试中焊接接头疲劳强度只有母材的2...     

15CrMoR钢材的焊接接头组织及其硬度分析

分别采用焊条R307和焊条A302在母材15CrMoR容器用钢上进行焊接试验。对焊缝金属和热影响区金属的显微组织进行了分析，并对焊接接头金属的硬度进行了测试。研究结果表明：15CrMoR钢采用焊条R307焊接，经焊后热处理的焊接接头的组织为铁素体、珠光体和碳化物，焊缝金属的硬度与母材的硬度相近。采用焊条A302焊接时，其焊缝组织为奥氏体和树枝状的δ铁素体，并存在枝晶偏析，在热影响区形成了贝氏体组织，是导致热影响区金属的硬度比焊缝区金属的硬度高得多的原因。     

材料性能对搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

对2.88mm厚2024-O和2024-T6铝合金进行搅拌摩擦焊实验,并对2024-O接头进行焊后T6处理,研究材料性能对铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能的影响。结果表明:所有焊态接头试样分为4个区,即焊核区、热机影响区、热影响区和母材,焊后T6处理接头焊缝部分发生异常晶粒长大,而且焊后T6处理高焊速接头出现了"S"线缺陷。2024-O接头焊缝硬度高于母材,而2024-T6接头焊缝硬度低于母材,2024-O接头T6处理后焊缝和母材硬度趋于一致。拉伸试验中,2024-O接头焊后T6处理无缺陷接头的抗拉强度相对2024-T6焊态接头高,说明2024-O接头焊后热处理能很好地提高接头强度。     

22MnB5热成形钢板钨极氩弧焊接性能

对采用钨极氩弧焊接工艺(TIG)的厚度为4mm的22MnB5热成形钢板的焊接性能进行了研究,分析了不同焊接参数下接头的微观组织和力学性能。结果表明:采用直流TIG焊工艺,在其他焊接参数一定的条件下,当焊接电流为60A和100A时,所焊试件均出现焊接缺陷;焊接电流为80A时,焊接试件虽无宏观缺陷,但焊缝金属中出现魏氏组织。采用直流脉冲TIG焊工艺,在平均电流为60A时能够使焊接试件良好成形,试件焊缝及热影响区粗晶区、细晶区均为铁素体和珠光体的混合组织,热影响区内高温回火区由板条马氏体、下贝氏体及珠光体构成,低温回火区内碳化物呈粒状析出。随着距焊缝中心距离的增加,接头的显微硬度呈上升趋势,抗拉强度为631MPa,仅为母材的42.1%。