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。     

中厚板6082铝合金激光-MIG复合焊工艺与力学性能研究

采用激光-MIG复合焊工艺对中厚板6082铝合金进行焊接,焊接完成后,对焊缝进行了显微组织观察、硬度测试以及拉伸性能检测。结果表明,当激光功率为4.5 kW,焊接速度为1.2 m/min,离焦量为5 mm,送丝速度为8 m/min时,焊缝表面成形良好;焊缝熔合区显微组织均为等轴枝晶,晶粒较小,热影响区较窄,并且焊缝上部的组织相较于焊缝下部较为细小密集;焊接接头的热影响区硬度较母材和焊缝中心最高;焊缝的平均抗拉强度为251.9 MPa,接近于母材。     

TC11高强钛合金激光焊接接头的显微组织与力学性能

采用光纤激光进行TC11钛合金对接焊接,分析焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,TC11钛合金焊缝为α′马氏体组织,从母材至熔合线组织由α+β逐渐向α′转变;随着热输入量的增加,焊缝柱状晶尺寸变大,马氏体分布更加密集交错,同时热影响区宽度增加,粗晶区晶粒尺寸变大;2 mm厚TC11钛合金在焊接速度2.0m/min、激光功率2.8~3.2 k W的工艺参数下得到的焊缝成形良好;焊缝硬度高于母材硬度,并随热输入量的增加而增大;焊接接头抗拉强度达到母材的97%以上,塑性明显下降,低于母材的50%,焊缝断口形貌为低塑性沿晶断裂特征。     

激光功率对304不锈钢薄板搭接接头组织和性能的影响

研究了在1.2 mm/s焊接速度下,激光功率对304不锈钢薄板搭接接头组织和性能的影响。结果表明,焊缝区熔合线附近组织为树枝晶组织,焊缝中心为等轴晶,随着激光功率的提高,枝晶变长,枝晶间距变大,等轴晶区域减小,晶粒粗化。焊缝区的显微硬度随激光功率的提高而增大,高于母材硬度。不同激光功率条件下制备的接头强度不同,激光功率为5 kW时,接头的抗拉强度最优,略高于母材的强度。     

7A52铝合金光纤激光焊接头组织性能分析

采用光纤激光对4 mm厚7A52铝合金板进行对接焊,研究其在光纤激光作用下焊接接头的组织性能特征。结果表明:7A52铝合金光纤激光焊接头热影响区出现不完全再结晶,但轧制带状依旧清晰可见,从熔合线到焊缝中心依次为细晶区、柱状晶,焊缝中心为等轴晶;与母材相比,焊缝中Zn,Mg元素存在不同程度的烧损,强化相元素的损失也是导致焊缝显微硬度降低的原因;焊接接头抗拉强度达到母材抗拉强度的74.1%,断裂于焊缝处,断口微观下呈韧窝形貌。     

超薄NiTiNb记忆合金激光焊焊缝成形及热影响区的组织和性能

采用Nd:YAG脉冲激光器实现了200μm厚热轧态Ni Ti Nb形状记忆合金的激光焊接,研究激光平均功率、激光脉宽和激光频率等主要工艺参数对焊接接头形貌的影响,分析了焊缝热影响区显微组织、力学性能的变化规律。结果表明:激光平均功率、激光脉宽和激光频率需要良好匹配才能获得较好性能的焊接接头。当激光平均功率为16.8 W、激光脉宽为4.5 ms、激光频率为4.5 Hz时,焊缝的抗拉强度最高,达到母材的95%。随着激光平均功率、激光脉宽的增加,焊缝热影响区的宽度先增加后减小。激光频率增加后,热影响区晶粒变粗。当频率为27Hz时,在靠近热影响区的焊缝出现了一个粗大树枝晶区域。母材断口的韧窝大而深,为典型的韧性断裂。焊缝断口的韧窝小而浅,呈鱼卵形。热影响区的显微硬度高于母材的,低于焊缝中心区域的。     

X80/X100异种钢激光-MIG复合焊接头显微组织和性能

采用激光-MIG复合焊对X80管线钢和X100管线钢进行焊接,研究了激光功率对复合焊接头的焊缝形貌、显微组织、硬度、强度和韧性的影响规律.结果表明,激光功率从2.0 k W增大至3.5 k W时,盖面焊缝熔宽和熔深增加,激光区熔深明显增加;激光区焊缝中AF含量增加、LB含量减少,X100侧粗晶热影响区和细晶热影响区中条状贝氏体含量减少,X80侧粗晶热影响区和细晶热影响区中准多边形铁素体含量增加.复合焊接头硬度分布并不对称,最高硬度出现在X100侧熔合区部位.复合焊接头的抗拉强度基本不随激光功率变化,拉伸试样断裂位置均为X80侧母材.随着激光功率增大,焊接接头最高硬度和韧性均下降.     

脉冲频率对铝合金TIG焊接接头组织和力学性能的影响

以7075铝合金为研究对象进行钨极氩弧焊接,通过金相显微镜、扫描电镜、显微硬度、抗拉强度等试验手段,研究脉冲频率对焊接接头组织和性能的影响。结果表明,当脉冲频率较小时,焊缝熔滴相对独立,随着脉冲频率增加,熔滴尺寸减小且数量增多。熔合区晶粒尺寸随脉冲频率增加而减小。铝合金TIG焊接接头母材显微硬度值最大,热影响区显微硬度值最小。脉冲频率越大,熔合区最大显微硬度值越高。随着脉冲频率的增加,铝合金焊接接头抗拉强度先增加后减小,脉冲频率40 Hz时达到母材95%。     

TC4钛合金激光-MIG复合焊接头组织性能

采用激光-MIG复合焊接方法实现了3 mm厚TC4钛合金的焊接,并研究了焊接接头的组织特征、硬度分布、拉伸性能和耐蚀性能。研究结果表明：激光-MIG复合焊接可以实现TC4钛合金的高质量焊接,焊缝成形良好,无明显缺陷;焊缝中心为粗大的β相柱状晶,晶内为细小的针状α′马氏体;热影响区主要为等轴状的α相+β相+α′马氏体,随着远离熔合线,晶粒越来越细且α′马氏体含量越少;焊缝区硬度最高、热影响区硬度次之,母材区硬度最低,且热影响区粗晶区硬度高于细晶区硬度;焊接接头平均抗拉强度为1 069 MPa,平均断后伸长率为5.3%,试样均断裂在靠近热影响区的母材区域,断口呈现塑性断裂特征,同时焊接接头的耐蚀性能略高于母材。     

时效对7A52铝合金激光焊接头组织性能的影响

通过硬度试验、拉伸试验、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和EDS分析等手段,研究了6 mm厚7A52铝合金光纤激光焊接头时效前后的组织及性能. 结果表明,7A52铝合金光纤激光焊接头的焊缝中心为粗大的等轴晶,热影响区相变再结晶区域存在着细小的等轴晶,热影响区的晶粒相对母材发生明显的长大,焊缝合金强化相主要是T′(Al2Mg3Zn3),焊态接头的抗拉强度为304.6 MPa;当时效工艺为一级时效温度120 ℃、一级时效时间12 h、二级时效温度160 ℃、二级时效时间14 h时,焊接接头能够获得相对更好地显微硬度分布,经此时效工艺处理后的焊接接头抗拉强度为326.2 MPa.     

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。     

2A12铝合金TIG焊接接头显微组织及性能

采用ER4043焊丝对2A12铝合金进行钨极惰性气体保护焊(TIG焊),通过显微组织观察(OM和SEM)、拉伸性能及硬度检测,对焊接接头显微组织及性能进行了研究。结果表明:2A12焊接接头热影响区晶粒大小不一。焊缝区显微组织为典型的铸态枝晶,呈现网状分布特征,枝晶组织的生长具有方向性。焊接接头抗拉强度平均值为281.3MPa,为母材的67.9%。母材断口呈韧窝型延性断裂,焊缝断口呈脆韧型混合断裂。焊缝中心硬度较低,其值为86 HB。热影响区是焊接件的最薄弱环节,硬度最低,仅为82 HB。275℃×12 h热处理对2A12焊接件的硬度影响很小。     

铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊接头组织与性能分析

选用1 × 3结构的ER5356铝合金多股绞合焊丝,进行5A06铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊对接试验,通过金相、扫描电镜、电子背散射衍射、拉伸和硬度测试等方法对20 mm厚焊接接头的微观组织和力学性能相关性进行分析. 结果表明,铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊工艺性较好,焊缝主要由α(Al)基体和弥散分布的Al₃Mg₂第二相组成,焊缝中心区以等轴晶为主,晶粒的平均尺寸为34.83 μm;热影响区晶粒细小,存在回复再结晶,晶粒的平均尺寸为10.21 μm. 焊接接头硬度在75 ~ 90 HV之间,其中熔合区硬度值最低,为母材硬度值的84.6 %;焊接接头平均抗拉强度292 MPa,为母材抗拉强度的84 %,拉伸试件断口断裂位置为熔合区附近,呈现出韧性断裂特征.     

铝合金FSW和EBW焊接接头组织性能对比研究

FSW和EBW都十分适合用于铝合金的焊接。本文通过采用FSW和EBW两种焊接方法对8 mm厚的2219铝合金进行焊接,并对其焊接接头的组织、硬度及抗拉强度、断口形貌等进行了对比和分析。结果表明,二者的焊缝组织晶粒度均大于母材,断口均以韧性断裂为主,且EBW接头拉伸断口主要位于热影响区与母材交界处,接头抗拉强度可达到母材的97.3%;FSW接头拉伸断口位于焊缝处,抗拉强度略低于EBW。     

氩气流量对304不锈钢激光焊接接头组织性能的影响

使用ND:YAG激光焊接对板厚为1 mm的304不锈钢进行对接焊接试验,利用金相显微镜、万能试验机等分析测试手段,研究了不同氩气流量对其焊接接头组织性能的影响。结果表明:以脉冲激光为加载热源在焊接电流170 A、脉宽13 ms、频率3 Hz、焊接速度50 mm/min、离焦量-1 mm、氩气流量11 L/min的焊接工艺参数下,焊接接头可获得最佳表面外观和综合力学性能。焊接接头近缝区主要是细小柱状晶体,焊缝中心区主要是细小的树枝晶和微量的胞状晶,氩气保护使焊缝中心区的等轴晶区增大;焊接接头抗拉强度均高于母材抗拉强度的85%;焊缝中心区显微硬度母材显微硬度热影响区显微硬度。     

7075铝合金激光-MIG复合焊接接头组织及性能的分析

对激光-MIG复合焊7075铝合金焊接接头的显微组织和显微硬度进行了研究。结果表明,焊缝为树枝晶组织,熔合区为柱状组织,热影响区及母材仍保持了轧制组织形态,并且发现焊缝内存在枝晶偏析,在熔合区和热影响区出现过烧现象,存在大量白色析出相。焊缝区内主要强化元素Zn的含量低于母材。透射电镜进一步观察发现,焊接接头各部分均有大量的沉淀强化相,焊缝和热影响区中的位错密度低于母材。显微硬度测试结果显示,焊缝区和热影响区的硬度低于母材。硬度降低的原因同显微组织、第二相颗粒、合金元素含量、位错密度及晶粒粗化有直接的关系。     

激光功率对纯钛薄板对接焊缝性能的影响

研究了纯钛薄板激光焊接对接接头的显微组织、力学性能、杯突性能及扩孔性能,评价了激光功率对接头性能的影响。结果表明:焊缝区显微组织为粗大α晶粒+锯齿状α晶粒+少量针状α晶粒+少量的α孪晶,热影响区显微组织为粗大α晶粒+不规则锯齿状α晶粒,在焊接热循环影响下,热影响区晶粒尺寸比焊缝区小;焊缝屈服强度高于母材,当激光功率取800 W时,焊缝强度最高,伸长率最大;当激光功率为650 W时,接头杯突值及扩孔率最佳,此时焊缝具有较好的成形性能。     

激光功率对超高强钢复合焊接头组织与韧性的影响

对6.4 mm厚低合金超高强度钢采用激光-MAG复合焊接,研究了不同激光功率下焊接接头组织、硬度、韧性及断口形貌。结果表明,近熔合线处有大量柱状晶生成,有的甚至可以生长到焊缝中心,焊缝中心等轴晶不明显,焊缝区组织主要以板条马氏体为主;随着激光功率的增加,热影响区由粗大的板条马氏体和片状的马氏体组成,并混有少量的奥氏体;热影响区硬度最高,焊缝次之,母材硬度最低,母材靠近热影响区处有软化现象;随着激光功率的增大焊缝区和热影响区的冲击韧性都呈现出先升高后降低的趋势,当激光功率为2.0 k W时,焊缝区和热影响区都有较高的冲击韧性,其中焊缝区以韧性断裂为主并有少量准解理断口形貌出现,热影响区断口中存在较多的韧窝。     

不同激光焊方法对5A06铝合金中厚板组织及性能的影响

采用单激光焊和激光填丝焊研究了6 mm厚5A06铝合金中厚板的焊接性,分析了焊缝的形貌、力学性能和显微组织。结果表明：2种激光焊方法的焊缝形貌存在一定差异,激光填丝焊的焊缝鱼鳞纹更加均匀,单激光焊时的飞溅较多,焊缝熔宽更小且有咬边的现象;焊接接头的抗拉强度和显微硬度均低于母材的抗拉强度和显微硬度,激光填丝焊的抗拉强度能达到母材的80%以上,且其抗拉强度、伸长率和显微硬度均值均优于单激光焊的;焊缝区组织、熔合区和热影响区组织均分别为等轴枝晶、柱状晶和纤维状组织,熔合区与热影响区的界限明显,激光填丝焊焊缝区的等轴枝晶晶粒更细,熔合区的柱状晶数量占比更小。