厚板转子钢多层多道焊接头不同微区断裂韧度的分析

文中研究了厚板转子钢多层多道窄间隙焊接接头不同微区的断裂韧度,主要包括接头中热影响区粗晶区及细晶区,焊缝中的柱状晶区和等轴晶区.结果表明,焊缝内柱状晶区断裂韧度（J_m）最低,断裂韧度最小值为195 kJ/m2,而热影响区的细晶区断裂韧度最高,J_m为1 265 kJ/m2.热影响区细小的等轴晶粒（1~12 μm）和晶内均匀分布的碳化物是其断裂韧度较好的主要原因.焊缝内组织主要为回火索氏体,以柱状晶形式分布在焊缝中,裂纹容易沿柱状晶晶界扩展,导致焊缝的断裂韧度较低.整个接头柱状晶与等轴晶组织交替分布,提高抗裂纹扩展能力,保证了整个焊接接头的安全可靠.     

不同脉冲频率对A6N01铝合金焊接接头组织的影响

研究不同脉冲频率对A6N01铝合金焊接接头焊缝成形、微观组织的影响。结果表明,不同的脉冲频率对焊缝成形、缺陷无明显影响;不同脉冲频率焊接接头的焊缝微观组织均为典型树枝状晶组成的铸态组织,熔合区靠近焊缝一侧为柱状晶组织,靠近基体一侧为等轴晶组织,热影响区部分晶粒较母材晶粒粗大;母材为典型的再结晶组织。可以考虑选择不同的脉冲频率进行焊接。     

TC4钛合金电子束焊与TIG焊焊接接头的组织性能对比研究

针对TC4钛合金电子束焊及TIG焊焊接接头的凝固组织、微观相结构及接头静载室温拉伸性能进行了对比研究。结果发现,TIG焊接头热影响区内为较粗大的等轴晶,焊缝区内凝固组织为粗大柱状晶,柱状晶粒生长方向由最初的垂直于焊缝-热影响区界面逐渐转为垂直向上生长。电子束焊接头组织形态同样是热影响区为等轴晶粒形态,而焊缝区内为柱状晶粒,等轴晶和柱状晶粒的尺寸较TIG焊均明显减小,且柱状晶生长方向始终垂直于焊缝-热影响区界面。TIG焊焊缝区原始β晶内的微观组织由魏氏α板条、针状马氏体α’以及β基体组成,而电子束焊焊缝原始β晶内的微观组织由大量细长针状马氏体α’+β基体组成。力学性能测试结果表明,电子束焊焊接接头的强度略高于TIG焊,塑性显著优于TIG焊。     

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。     

20CrMnSi低合金钢激光焊接头的组织与力学性能

在一定焊接参数下,利用氩气做保护气对20CrMnSi钢进行激光焊接,用光学显微镜观察了焊接接头的微观组织,用维氏硬度计测量了焊接接头的显微硬度。结果表明,焊接接头成形良好;焊缝组织为板条状马氏体,中心为细小的等轴晶,边缘为细小的柱状晶;过热区为马氏体和少量的珠光体,不完全正火区为马氏体与铁素体的混合组织;焊接接头的硬度分布不均匀,焊缝的硬度较母材的硬度高,焊缝边缘的硬度比焊缝中心的硬度高。     

AerMet100焊丝焊接的30CrMnSiNi2A接头组织和力学性能研究

采用Aer Met100焊丝对航空用超高强度钢30Cr Mn Si Ni2A进行了焊接,对焊接接头的微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,焊缝区域组织主要由粗大的柱状晶和枝晶或细小的等轴晶组成。靠近焊缝的热影响区的过热区为粗大的马氏体组织,随着距离焊缝距离的增大,热影响区的组织逐步转变为细小的马氏体和贝氏体的混合组织。焊接热影响区边缘的组织为回火索氏体。焊接接头的抗拉强度可达1200 MPa,伸长率大于5%,并且焊接接头试样的断裂位置在焊接热影响区的边缘。     

镍基合金TIG焊接熔池及热影响区组织模拟

基于枝晶生长动力学和晶粒长大理论,采用元胞自动机法(CA)建立了焊接熔池及热影响区的微观组织演变模型. 通过有限元模型计算了TIG焊接过程的温度场分布,并利用插值算法将热循环曲线应用于CA模型,计算了镍基合金TIG焊接熔池凝固过程枝晶生长及热影响区的晶粒长大. 结果表明,焊缝边缘的晶核主要以柱状晶的形式向焊缝中心生长,其最终形貌取决于半熔化母材晶粒上的联生结晶及不同取向枝晶间的竞争生长,焊缝中心为等轴晶组织. 焊接热影响区的晶粒长大使得熔池凝固形成的柱状晶组织粗大. 模拟结果与试验结果吻合较好.     

镍基合金TIG焊接熔池及热影响区组织模拟

基于枝晶生长动力学和晶粒长大理论,采用元胞自动机法(CA)建立了焊接熔池及热影响区的微观组织演变模型.通过有限元模型计算了TIG焊接过程的温度场分布,并利用插值算法将热循环曲线应用于CA模型,计算了镍基合金TIG焊接熔池凝固过程枝晶生长及热影响区的晶粒长大.结果表明,焊缝边缘的晶核主要以柱状晶的形式向焊缝中心生长,其最终形貌取决于半熔化母材晶粒上的联生结晶及不同取向枝晶间的竞争生长,焊缝中心为等轴晶组织.焊接热影响区的晶粒长大使得熔池凝固形成的柱状晶组织粗大.模拟结果与试验结果吻合较好.     

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。     

电子束焊对TA1中厚板微观组织及力学性能的影响

采用电子束焊对30 mm厚的TA1板开展焊接试验,通过对接头进行宏观与微观组织观察与分析、维氏硬度、拉伸及冲击试验,研究了焊接过程对TA1微观组织及力学性能的影响。结果表明,焊接接头综合力学性能优良。在焊接热循环作用下,接头不同区域的微观组织差异显著:TA1中厚板母材组织为等轴α;焊缝为由α柱状晶、锯齿α和少量针状α组成的混合组织;热影响区组织为锯齿α。与母材相比,电子束焊使得接头焊缝及热影响区的强度、硬度及冲击韧性均有明显提高。     

坡口形状对GH536焊接接头组织及力学性能的影响

为探讨不同坡口角度对GH536镍基高温合金焊接接头组织及性能的影响,研究了其焊缝中心及热影响区组织、硬度及疲劳裂纹扩展速率。结果表明:随着坡口角度的减小,焊缝尺寸变大,热影响区范围扩大,焊缝中心的组织发生改变,硬度逐渐提高;相同应力强度因子幅条件下,GH536高温合金大角度坡口焊接接头具有较高的疲劳裂纹扩展速率,但小角度坡口的焊接接头疲劳裂纹扩展速率增加相对较快;在设计GH536镍基高温合金焊接坡口时,要综合考虑焊缝开裂的难易程度及疲劳裂纹扩展速率。     

TC4-DT电子束焊接头显微组织及疲劳裂纹扩展行为

在光学显微镜下对TC4-DT钛合金电子束焊接头显微组织进行了分析,讨论了接头不同位置显微组织特征.比较了疲劳裂纹始于焊接接头不同位置时的宏观裂纹扩展路径及裂纹扩展速率,依据焊接接头显微组织特点讨论了显微组织对疲劳裂纹扩展行为的影响.结果表明,电子束焊接头沿熔深方向显微组织存在一定的差异;文中条件下,与母材区相比焊缝熔合区及热影响区具有较高的疲劳裂纹扩展抗力,导致裂纹扩展路径逐步偏向母材区,最后讨论了裂纹扩展路径的偏折对裂纹扩展速率的影响.     

A7N01铝合金焊接接头的疲劳特性及寿命预测(英文)

研究A7N01铝合金焊接接头的疲劳特性,提出基于疲劳裂纹萌生寿命的寿命预测模型。母材、热影响区和焊缝三个区域内的疲劳裂纹萌生寿命差异较小。在这三个区域内,疲劳裂纹萌生寿命与疲劳总寿命之比是一个依赖于材料的参数,对于母材、热影响区和焊缝分别为26.32%、40.21%和60.67%。提出的疲劳寿命预测模型与实验结果和Basquin’s模型预测结果吻合良好。利用扫描电子显微镜(SEM)对疲劳断口进行观察,发现焊缝区域的裂纹萌生于焊接过程中产生的光滑表面。热影响区内疲劳裂纹萌生于熔合区气孔。母材中破碎的第二相是引起疲劳裂纹的主要原因。     

A7N01铝合金焊接接头的不均匀特性

以A7N01铝合金焊接接头为分析对象,通过金相试验、显微硬度试验、拉伸试验和缺口疲劳试验分析了焊接接头微区的不均匀性．结果表明,A7N01铝合金焊接接头母材、焊缝、热影响区内的组织和硬度差别较大,焊缝硬度最低约为HV75,母材焊缝最高约为HVI10,热影响区内硬度变化较大．母材的屈服强度和抗拉强度高于焊缝和热影响区．而热影响区的断后伸长率最高．三个区域内疲劳裂纹萌生寿命差异较小,裂纹萌生寿命与总寿命之比近似为常数,疲劳总寿命差别明显,母材的疲劳总寿命最长,焊缝疲劳总寿命最短．     

Fatigue crack initiation for Al-Zn-Mg alloy welded joint

To investigate fatigue crack initiation characteristics of Al-Zn-Mg alloy welded joint, notched specimens were used in fatigue test for the base metal, welding bead and heat affected zone (HAZ). The fatigue fracture surface near the fatigue crack initiation site was observed by scanning electron microscope (SEM). The results show that the differences of fatigue crack initiation life among base metal, welding bead and HAZ are not obvious. Inhomogeneity in microstructure and mechanical performance of HAZ influences the fatigue crack initiation life. The ratio of fatigue crack initiation life (Ni) to fatigue failure life (Nf) for the base metal, welding bead and HAZ of A7N01 aluminium alloy welded joint are 26.32%, 40.21% and 60.67%, respectively. Fatigue crack initiation life can be predicted using a uniform model. Observation of fatigue fracture surfaces shows that for the welding bead a fatigue crack initiates from the smooth surface due to the welding process, the blowhole in HAZ causes fatigue crack and the crushed second phase particles play an important role in fatigue crack initiation for the base metal.     

轮缘润滑器安装座失效原因分析

轮缘润滑器安装座故检过程中,渗透检测发现T型焊缝处出现宏观裂纹,该结构材料为Q345钢。通过外观检测、裂纹宏观形貌观察、裂纹断口形貌观察、焊接微观组织观察、冲击断口观察等试验,对结构的开裂原因进行分析。试验结果表明:焊接接头微观组织良好,无明显焊接缺陷,可排除由于组织原因引起构件失效的可能;对比裂纹断口形貌与焊缝金属冲击断口形貌,两者存在较大差异,可排除由于承受较大冲击载荷开裂的可能;裂纹微观断口存在大量疲劳条带,表明结构为疲劳开裂;综合考虑裂纹启裂位置的受力情况,可以判定疲劳开裂的原因是承受载荷部位的应力集中问题。     

方波加载对20CrMo钢焊缝疲劳裂纹扩展的影响

利用拉-拉疲劳法和金属磁记忆检测法研究了20CrMo钢焊缝在方波加载方式下疲劳裂纹扩展与自发射磁信号的相关性,用扫描电镜对疲劳断口特征进行了研究.结果表明,裂纹到达焊缝中心前,随着疲劳寿命的增加,焊缝处的自发射磁信号也随着增加,疲劳裂纹扩展速率先增加后减小,当裂纹越过焊缝后,随着疲劳寿命的增加,焊缝处的自发射磁信号开始减小,疲劳裂纹的扩展速率却迅速增加.在焊接接头的不同区域,疲劳裂纹扩展速率也不相同,其中热影响区扩展速度较快,而在其它区域扩展速率相对较慢.断口扫描分析表明方波加载方式下的疲劳断口为类解理断裂.     

FV520B钢十字焊接接头的疲劳性能

用金相显微镜和扫描电镜观察了FV520B钢焊接接头母材、焊缝及热影响区的微观组织;并通过透射电镜给出了母材和焊缝的微观形貌。结果表明:母材组织为细小均匀的回火马氏体、弥散分布的析出相及高密度位错,而焊缝为粗大的板条马氏体及少量的析出相,说明母材力学性能优于焊缝。利用疲劳实验获得了高平均拉应力下接头的疲劳强度及S-N曲线等。通过对疲劳断口的观察,发现疲劳断裂主要有两种形式:破坏于焊趾处和焊接缺陷处,由于这里严重的应力集中,加速了疲劳裂纹的萌生。     

微焊点纳米压痕循环力学行为与承受载荷的关联性

通过对Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu和Sn-0.3Ag-0.7Cu/Cu微焊点进行循环加载-卸载方式的纳米压痕试验,研究了焊点循环力学行为与承受最大载荷的关联性.结果表明,循环F-h曲线在闭合前表现为1个迟滞回环,随着最大载荷的增加,焊点迟滞回环的面积和残余压痕深度增大;当最大载荷一定时,迟滞回环的面积及残余压痕深度增量随着加载次数的增加逐渐减小;微焊点的压痕蠕变C随最大载荷的增大而不断降低,同时随加载次数的增加先急剧减小而后逐渐趋于平稳.Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点的压痕蠕变低于Sn-0.3Ag-0.7Cu/Cu焊点的蠕变量.     

2024-T4铝合金FSW接头疲劳裂纹扩展行为及寿命预测

基于ABAQUS与FRANC 3D联合仿真的方法,对2024-T4铝合金搅拌摩擦焊接头预制裂纹于不同部位的紧凑拉伸试样进行裂纹扩展分析以及寿命预测,并深入分析不同部位裂纹扩展行为存在差异性的原因.结果表明,随着裂纹长度的不断延长,裂纹尖端应力强度因子随之增大,且裂纹向前扩展路径基本沿直线扩展,ABAQUS与FRANC 3D联合仿真方法分析不同部位的裂纹尖端应力强度因子和裂纹扩展路径的理论计算和试验结果基本吻合,验证了分区域进行联合仿真的模型精度满足要求.不同部位裂纹扩展试样寿命预测结果与试验结果的相对误差均在5%左右,对焊接接头分区域联合仿真进行寿命预测是准确可行的.裂纹位于不同部位的扩展试样断口处的疲劳辉纹间距不同导致预制裂纹于3个部位的疲劳寿命由低到高为：热影响区、垂直于焊缝方向、焊核区.