纵向磁场对窄间隙焊接接头微观组织的作用

研究0 mT和18 mT纵向磁场作用下316L奥氏体不锈钢接头的微观组织,主要分析了熔合线、柱状区和中心区奥氏体相和铁素体相的形态和织构变化.当磁场强度由0 mT变为18 mT时,上部复合焊接层由"T字形"变为"三角形",这种变化使热量传递方向不易在热影响区汇聚,提升了固液前沿的温度梯度;在熔合线处,磁场的加入使δ相的...     

锆基非晶合金与不锈钢激光焊接的接头特性

为了优化非晶合金与晶体金属的激光焊接工艺,运用最大平均功率300 W脉冲红外激光焊接锆基非晶合金Zr₅₇Nb₅Cu_15.4Ni_12.6Al₁₀与440、304、17-4PH不锈钢。采用材料分析手段和力学测试方法对实验焊接接头的材料微观组织、成分组成以及力学性能进行了表征,取得了合适的激光偏移量焊接工艺参数、焊接接头微观组织特性数据及其力学性能数据。结果表明,激光焦点往不锈钢侧偏移0.2 mm～0.3 mm可以使焊接熔化均匀并有效提高抗弯强度,通过合适的焊接工艺使非晶合金与17-4PH接头抗弯强度达339 MPa;非晶合金与3种不锈钢的激光焊接接头主要分为熔化混合区与热影响区,熔化混合区中发现了呈树枝状与颗粒状的结晶组织,焊后通过低温退火可使抗弯强度提升14%～48%。此研究结果对扩大锆基非晶合金在各个领域的应用具有指导意义。     

Mg-9.8Li-2.9Al-Zn合金激光焊接接头组织与力学性能研究

采用CO2激光焊接2mm厚Mg-9.8Li-2.9Al-Zn合金,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)系统研究焊接接头成形、气孔裂纹缺陷、显微组织演变,并采用显微硬度测量和纵向拉伸测试焊接件的室温力学性能。结果表明,激光快速加热焊缝组织明显细化,α-Mg相增多且由母材的粗大组织转变为细针状组织,亚稳定的MgLi2Al相分解为稳定的AlLi相。焊缝的显微硬度(约105HV)高于母材的显微硬度(约85HV),对焊接件纵向拉伸断裂于母材,断裂后屈服强度Rp0.2为172MPa,伸长率约为24%。     

TiNi合金/纯镍/不锈钢激光微焊接熔化区的微观组织

以纯镍丝为填充材料,采用精密脉冲激光实现了厚度为0.2 mm的TiNi形状记忆合金/不锈钢异种材料的焊接,研究了熔化区（焊缝和熔合区）的组织形貌和微观结构。结果表明,焊缝中心晶粒呈外延连续生长的特征。连续生长的枝晶可以跨越3~5个脉冲激光形成的鱼鳞纹,长度可以达到约200 μm。焊缝与两侧母材的熔合区呈现完全不同的形貌,在不锈钢母材与焊缝的接合界面,枝晶沿着不锈钢母材的熔合线生长,在枝晶间有二次晶轴;在TiNi合金与焊缝的熔合区,有一层宽度约为5 μm的过渡层将焊缝与母材隔开。     

激光成形GH3536合金的显微组织与力学性能研究

采用激光熔覆沉积（LCD）成形技术在锻造GH3536合金表面制备了GH3536合金,并对其显微组织与力学性能进行研究。结果表明,LCD成形GH3536合金的激光成形区与锻造基材之间形成了宽度为250～320μm的等轴晶结合区。此外,在成形区还发现了宽度为2～2.5 mm具有枝晶结构的鱼鳞状熔池,以及少量孔洞缺陷。在成形过程中,在结合区和成形区析出了M6C和M23C6碳化物。由于成形区GH3536合金具有比基材更高的室温拉伸强度,激光熔覆沉积成形GH3536表现出明显的各向异性,垂直于成形方向材料的抗拉强度与屈服强度比平行于成形方向分别高12.5%和9.1%,但其延伸率低7.7%。由于成形区GH3536合金晶粒尺寸较大,并且存在少量孔洞缺陷,其维氏硬度比基材降低了12.4%。     

激光功率对高强Al-Mg-Si-Cu合金激光-CMT复合焊接接头组织性能的影响

采用激光-CMT复合焊接工艺（CMT,冷金属过渡）对2 mm厚400 MPa级Al-Mg-Si-Cu合金进行焊接,研究了激光功率对焊接接头宏观形貌及组织性能的影响。研究表明：激光功率达到3.6 kW时可获得全熔透焊接接头,随着激光功率的增加,熔宽不断增加而焊缝余高有所降低。熔宽增加和余高降低使得焊缝稀释率增加,焊缝中硅元素含量降低。随着激光功率的增加,焊缝中烧损的镁元素增加,镁元素含量亦有所降低。焊缝中镁和硅元素含量的降低导致固溶强化效果减弱。随着激光功率的增加,全熔透焊缝的硬度逐渐降低。密集气孔的存在进一步恶化了焊缝性能,导致拉伸过程中焊缝处的断裂。焊接接头抗拉强度亦呈不断降低的趋势,在激光功率为3.6 kW时,焊接接头的平均硬度和抗拉强度分别达到基材的65%(85 HV)和64%(271 MPa)。     

镍基高温合金激光焊接接头组织及裂纹形成原因

分析了激光焊接镍基合金时接头显微组织特征,对焊缝及焊接热影响区中热裂纹产生的原因,进行了初步探讨.研究认为,母材和焊缝中成分偏析及(γ+γ')低熔共晶的存在,是产生热裂纹的重要原因.     

国产Invar合金激光焊接接头组织演变及拉伸性能研究

针对4 mm厚的国产Invar合金进行激光焊接实验,对比分析了不同热输入下接头显微组织的差异性,并探究了晶粒尺寸对接头拉伸性能的影响。结果表明,焊缝区域主要由柱状晶组成,在不同热输入下晶粒的生长模式几乎相似,但柱状晶晶粒的尺寸随着热输入的增加而逐渐增大。低热输入(90 J/mm)条件下的平均晶粒面积为12599.7μm²,比高热输入(200 J/mm)条件下的细化了29.8%。相比于高热输入,低热输入时焊缝底部的亚晶粒数量增多且尺寸减小,平均二次枝晶间距从6.11μm左右下降到4.26μm左右。拉伸结果表明,热输入增加引起的晶粒粗化导致接头的抗拉强度由473.4 MPa下降至432.9 MPa,同时断口处等轴韧窝的尺寸和深度明显减小。     

金刚石锯片激光焊接的微观组织与性能研究

从金刚石锯片的激光焊接接头的微观结构,分析了焊接接头的各区域的显微组织分布、基板组织状态及后处理对焊接性能的影响,研究了提高焊接性能的主要途径。     

高氮钢复合焊接接头微观组织及力学性能

为了研究和掌握高氮钢复合焊接接头的微观组织和力学性能,以8mm厚的高氮钢板为试验材料,采用额定功率为4kW的Nd:YAG固体激光器对其进行了激光-电弧复合焊接,利用金相显微镜和扫描电子显微镜对焊接接头的微观组织和断口形貌进行拍照和分析,并利用能谱分析仪和X射线衍射仪,从微区成分元素的种类、含量及物相组成方面进一步分析母材、热影响区、焊缝区的微观组织。结果表明,焊缝区的组织为典型的树枝晶和少量的等轴晶形貌,母材、热影响区都是奥氏体组织,焊缝区除了奥氏体组织外还伴有少量的δ铁素体组织;焊缝中的第二相粒子主要是通过冶金反应产生,以TiO₂、尖晶石（MnAl₂O₄）以及硅酸盐等形式存在,对晶粒有明显的细化作用,可增加焊缝强度;拉伸断裂出现在焊缝区,断口组织形貌为典型的韧窝断裂,并在断裂处可发现有空洞和第二相粒子的形貌特征,说明焊缝缺陷可能导致力学性能薄弱。此研究为激光-电弧复合焊接在高氮钢焊接领域的应用奠定了一定基础。     

铝钛异种材料激光偏置焊接接头微观组织研究

采用光纤连续激光开展4 mm等厚5083铝合金-TA15钛合金异种材料对接接头的焊接工艺试验.利用扫描电子显微镜(SEM)、背散射电子探测器和能谱仪(EDS)分析接头的界面微观组织的形貌、成分,观察到激光偏置向Ti侧的接头界面反应区存在大量且微观形貌不同、分布不均的金属间化合物层.进而从热、力两方面分析不同形貌特征的金...     

船用高强钢E36激光焊接接头组织和性能的研究

为了促进船用高强钢E36激光焊接技术的发展,利用YAG激光器对3.2mm厚的E36钢板进行对接焊接处理。分析了焊接接头的微观组织形貌与硬度特性;研究了焊接速度对接头性能的影响。结果表明,E36钢激光焊缝(WZ)金属主要由马氏体构成,其硬度高于母材(BM)。焊接接头硬度分布不均匀,在焊缝边缘有着最高硬度;热影响区(HAZ)很窄,且硬度急剧下降。随着焊速变化焊接接头的性能以及硬度特性也发生变化:当焊接速度达到70mm/s时,焊缝区域的最高硬度达到448.9HV,为所有试样中最高,而其热影响区硬度值下降最快。在垂直于焊缝的负载下,焊接速度为20~60mm/s的拉伸试样均断裂在母材,而焊接速度为70mm/s的试样却断在熔合线附近,塑性明显差于断在母材的试样。     

激光摆动模式对铝/钢焊接接头成形特征及组织、强度的影响

铝、钢金属在物理化学性质上的巨大差异使得铝/钢异种接头的优质连接成为焊接领域的难点。采用摆动激光热源实现了6061铝合金和316L不锈钢搭接接头的良好连接,研究了激光摆动模式、摆动频率对接头成形质量、界面组织结构及拉剪强度的影响。结果表明:摆动激光能够增加铝/钢界面的连接面积,减小接头的熔深,有效抑制焊缝中的气孔、裂纹等缺陷;同时,摆动激光能使界面温度均匀并增强对熔池的搅拌作用,降低界面处的冶金反应,有效抑制界面脆硬金属间化合物的产生;摆动激光焊接接头的界面组织主要为Fe(Al)固溶体及少量弥散分布的针状FeAl3相;摆动激光焊接接头的最大拉剪强度可达117.5 N/mm,相比于常规激光焊接接头提高了约45%,接头断裂位置为不锈钢与焊缝交界处。     

2195铝锂合金T型接头双侧激光摆动焊接组织与性能分析

2195-T87铝锂合金是轻质高强的新一代航空材料，但相比于传统铝合金，铝锂合金的焊接难度更高。基于铝锂合金蒙皮-桁条结构的焊接需求，采用激光束圆形摆动的方式配合Al-Si焊丝对2195-T87铝锂合金T型接头进行双侧激光摆动焊接，对比摆动激光焊接与无摆动激光焊接所得接头的焊缝成形与组织特征，并探讨了热输入、摆动频率以及摆动幅度对焊缝成形质量的影响，最终获得了优化工艺参数下的接头横向与轴向拉伸强度，分析了通过光束摆动改善焊缝成形质量、提高接头强度的效果。结果表明，采用高焊速、低热输入与中等摆动幅度和摆动频率的双侧激光摆动焊接可改善焊缝表面成形质量，抑制气孔生成，细化焊缝晶粒，缩小等轴细晶区尺寸，进而提高接头的横向与轴向拉伸性能，所得接头的最大轴向拉伸强度为267 MPa,横向拉伸强度为420 MPa,对比无摆动焊接分别提高了123 MPa和95 MPa,达到了母材强度的45%和70%。     

激光对焊TC4接头微观组织及显微硬度研究

激光焊接作为一种飞机上钛合金部件的新型焊接方式而受到国内外广泛关注。本文采用不同功率激光对焊TC4接头,应用体式显微镜、扫描电镜,X射线衍射仪和硬度仪研究了不同工艺参数下各部位的微宏观形貌和显微硬度。结果表明,随激光功率增大,试件逐渐焊透,熔池内物相由等轴树枝晶转变为大β晶粒内的片状α/α′相;等轴树枝晶尺寸增加,α/α′/片层厚度减小;焊接接头的硬度沿测试线的波动随功率增大而增加,激光功率为550W时硬度分布最为均匀。     

GH99高温合金环形和C形激光焊接对比研究

发动机火焰筒主要材料为GH99高温合金,其传统焊接方法为电阻点焊。为提高焊接效率,减少机加工序以及焊接缺陷,对比研究了两种激光焊接方式(环形和C形焊),从焊缝成形、微观组织、力学性能等方面揭示激光焊接替代电阻焊的可行性。此外,利用有限元方式,对接头局部和整体构件的焊后应力分布及变形情况进行分析。结果表明,两种焊接方式均能获得良好的焊缝成形,接头性能较原有的电阻焊接头分别高出15.4%和22.1%。有限元计算结果显示C形焊后局部和整体的应力及变形较小。