湿度对铝合金接头裂纹敏感性的影响规律及机理

采用能谱、扫描电镜和X射线衍射等测试方法,研究了湿度对铝合金接头裂纹敏感性的影响规律及机理. 结果表明,在40% ~ 80%相对湿度的条件下,改良的铝合金鱼骨试件接头表面可见结晶裂纹和液化裂纹;随着湿度的增大,接头裂纹敏感性逐渐提高,其中结晶裂纹的敏感性逐渐降低,液化裂纹的敏感性逐渐提高;湿度增大,铝合金焊缝晶粒逐渐细化,裂纹扩展阻力升高,焊缝组织细化导致结晶裂纹敏感性降低;同时提高湿度,电弧温度降低,焊接热输入量减少,液态金属越发不易在晶界处形成连续的网状薄膜结构,也导致结晶裂纹敏感性降低.     

轨道交通用铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

通过金相组织观察、断口扫描分析、拉伸试验和显微硬度测试等分别研究了6082-T6和5083铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头的微观组织和力学性能.结果表明,接头断面组织可分为焊核区(WN)、热机影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)、母材区(BM)四个区域.焊核区为动态再结晶的细小等轴晶组织;热机影响区为回复晶粒组织,晶粒产生了较大的弯曲变形;在热影响区发生了晶粒粗化现象,晶粒形态与母材相似.两种铝合金搅拌摩擦焊接头的拉伸断口均呈韧性断裂特征,接头断裂位置为热影响区的前进侧,表明热影响区为接头最薄弱的区域.力学性能测试表明,6082和5083铝合金接头的抗拉强度分别为242 MPa和301.6 MPa,分别达到母材本身抗拉强度的76.8％和88.7％;两种接头的显微硬度分布曲线均存在一个最低值,该最低值位于前进侧的热影响区.     

超声冲击及焊缝余高对6082铝合金焊接接头疲劳性能的影响

本文对6082铝合金焊接接头分别进行超声冲击处理和磨平焊缝余高处理,研究残余应力和应力集中对焊接接头疲劳性能的影响。结果表明:经超声冲击处理后,接头焊趾及其附近区域表层晶粒明显细化;焊趾处由冲击前的残余拉应力转变为残余压应力,其疲劳寿命得到提高;超声冲击前后接头疲劳裂纹均萌生于焊趾部位,而磨平焊缝接头的疲劳裂纹大多萌生于母材圆弧过渡处。无论冲击与否,疲劳断裂机制均为准解理断裂。当超声冲击电流为1.0 A、冲击时间为2 min时,与未超声冲击试样相比,6082铝合金接头疲劳寿命提高11.18%,无余高接头相对焊接接头疲劳寿命提高30.71%。接头表层金属晶粒尺寸、残余应力以及应力集中是影响6082铝合金焊接接头疲劳性能的主要因素。     

铝合金中厚板焊接工艺试验

采用MIG焊接方法，对5083、6061、6082铝合金中厚板进行焊接工艺试验，验证了所选焊接参数和焊接材料的可行性，分析了空气相对湿度、氩气含水量等对铝合金焊接的影响，以及铝合金焊接后接头强度下降的情况。     

基于焊缝熔深优化的7075铝合金等离子-MIG复合焊接热裂纹敏感性

通过一次回归正交实验,建立了7075铝合金等离子-MIG复合焊接参数与焊缝熔深之间的定量关系;利用Gleeble~(-1)500热模拟试验机对7075铝合金进行热塑性实验,确定了合金的脆性温度区间;采用鱼骨法对7075铝合金进行焊接热裂纹敏感性实验,并用SEM、EDS等手段分析了热裂纹的类型及产生原因。结果表明,7075铝合金脆性温度区间为470~620℃;当焊接热输入分别为2.52、2.95和3.42 k J/cm时,随着热输入的增加,焊接热裂纹敏感性呈先降低后升高的变化规律,裂纹类型由母材部分熔化区的液化裂纹转变为焊缝金属区的结晶裂纹,其中当热输入量为2.95 k J/cm时,焊接接头不仅获得最佳的焊缝熔深,而且其热裂纹敏感性最小,焊接热裂纹呈结晶裂纹方式。     

基于焊缝熔深优化的7075铝合金等离子-MIG复合焊接热裂纹敏感性EI北大核心CSCD

通过一次回归正交实验,建立了7075铝合金等离子-MIG复合焊接参数与焊缝熔深之间的定量关系;利用Gleeble^(-1)500热模拟试验机对7075铝合金进行热塑性实验,确定了合金的脆性温度区间;采用鱼骨法对7075铝合金进行焊接热裂纹敏感性实验,并用SEM、EDS等手段分析了热裂纹的类型及产生原因。结果表明,7075铝合金脆性温度区间为470~620℃;当焊接热输入分别为2.52、2.95和3.42 k J/cm时,随着热输入的增加,焊接热裂纹敏感性呈先降低后升高的变化规律,裂纹类型由母材部分熔化区的液化裂纹转变为焊缝金属区的结晶裂纹,其中当热输入量为2.95 k J/cm时,焊接接头不仅获得最佳的焊缝熔深,而且其热裂纹敏感性最小,焊接热裂纹呈结晶裂纹方式。     

TIG重熔对A5083铝合金焊接接头微区性能和残余应力的影响

对A5083铝合金焊接接头进行了TIG重熔试验,并进行了硬度测试、微型剪切试验和X射线衍射残余应力测试分析.结果表明:TIG重熔后焊接接头的硬度变化不明显,抗剪强度基本不变,但接头的压入率有所提高,塑性变好;TIG重熔能使A5083铝合金焊接接头残余应力分布更趋均匀化,降低焊缝及焊趾残余应力值,提高焊接接头疲劳寿命.     

镁合金电阻点焊液化裂纹机理研究

为了获得高性能的镁合金电阻点焊接头,利用体视显微镜、扫面电镜等设备研究了点焊接头热影响区裂纹的形貌,并研究了裂纹的形成机理及控制方法.结果表明,热影响区裂纹属于液化裂纹,其出现在紧靠点焊熔核的热影响区,并且能够扩展到点焊接头的表面,它可能是由结晶裂纹在熔核边缘产生的应力集中引起的.液化裂纹的形成主要与低熔点液化膜(由低固溶度的原子扩散到熔化的晶界而形成)和冷却过程中产生的拉伸应力有关.应该选择相对低的热输入(即相对小的焊接电流、短的焊接时间或者高的电极压力)来降低热影响区液化裂纹敏感性.     

冶金型气孔对熔化焊接7020铝合金疲劳行为的影响

基于同步辐射X射线三维高精度原位成像技术,识别和统计出工艺稳定的激光复合焊接7020铝合金接头中的气孔数量、形貌、尺寸和空间分布特征,结合气孔统计数据结果和焊缝晶粒大小,定义了7020铝合金激光复合焊接头中影响接头疲劳性能的气孔临界尺寸。利用同步辐射X射线三维原位疲劳实验数据和疲劳断口形貌,探讨了疲劳试样裂纹源处气孔尺寸、应力和疲劳寿命之间的定量关系。同时,基于有限元仿真分析,研究了不同位置下气孔处的应力场状态。最后,通过疲劳裂纹扩展速率实验,揭示了气孔对疲劳裂纹萌生、扩展和试样瞬断的影响。研究结果表明,激光复合焊接头临界气孔尺寸可定为30 mm;同步辐射X射线成像和疲劳断口显示,较大的表面气孔和近表面的气孔较容易萌生疲劳裂纹。仿真研究也表明,气孔周围的应力集中程度随着气孔位置由表面向内部移动呈现出先增大后减小最后趋于稳定的趋势;疲劳裂纹扩展速率数据分布趋势表明,气孔对长裂纹扩展过程的影响较小,可忽略不计,但一般认为对裂纹前缘形貌有较大影响。     

前预热对厚板6082铝合金焊接接头性能的影响

采用不同的预热温度,通过拉伸、弯曲等试验及金相组织分析,对厚板6082铝合金焊接接头的组织和性能注行研究.结果表明:预热温度越低,接头的抗拉强度越高,但均低于母材抗拉强度；预热温度越高,热影响区软化现象越明显；当预热温度达到一定值时,焊接接头产生液化裂纹.     

铝合金薄板焊接接头残余应力分析

铝合金型材已经被广泛用作高速列车车体材料,其结构件焊接接头的服役安全可靠性至关重要。残余应力对接头的疲劳寿命影响很大,能够准确、无损、快速对焊接结构的残余应力进行测试。分别采用小孔法及X射线衍射法进行残余应力测试,通过对比分析两种方法测量的焊接接头残余应力的分布及数值,发现小孔法测量数值稍大于X射线衍射法;射线法测得数值波动范围较小孔法大,其主要原因是测量试件表层应力。但两种方法测量结果的总体趋势一致,故采用无损的X射线衍射法测量3 mm5083-H111薄板的MIG焊接头是可行的。     

6082-T6铝合金CMT+P焊与双脉冲MIG焊的接头组织及性能对比分析

对3 mm厚6082-T6铝合金型材采用冷金属过渡+脉冲焊(CMT+P)和双脉冲熔化极气体保护焊(MIG)两种焊接工艺进行了对接接头焊接试验,并对这两种工艺获得的焊接接头的力学性能和微观组织进行了评价。结果表明:采用CMT+P焊接工艺获得的焊接接头的强度优于双脉冲MIG焊接接头的强度; CMT+P焊焊缝软化现象较双脉冲MIG焊有明显改善; CMT+P焊焊缝熔合区比双脉冲MIG焊的焊缝熔合区窄,焊缝区晶粒更细小均匀,在双脉冲MIG焊缝热影响区产生晶间液化裂纹。采用CMT+P焊可以获得更优良的6082-T6铝合金型材焊接接头。     

一、二次补焊对高速列车用铝合金焊接接头疲劳性能的影响

6082铝合金是高速列车车体的主要材质,因其焊接时易产生气孔、裂纹等缺陷,必须进行焊接返修予以清除.深入研究补焊工艺和补焊次数对焊接接头疲劳性能的影响.通过脉动拉伸疲劳试验研究一、二次补焊6082铝合金焊接接头疲劳性能,并与未补焊的接头疲劳强度进行比较.结果表明,一次补焊后焊接接头的中值疲劳强度显著下降;二次补焊的焊接...     

轴肩尺寸对异种铝合金材料搅拌摩擦焊接头显微组织的影响规律

对5083铝/6082铝异种材料搅拌摩擦焊（friction stir welding,FSW）进行研究,重点分析轴肩直径对横截面形貌、显微组织与显微硬度的影响规律.结果表明,FSW接头焊核区由致密细小的等轴晶组成;增加轴肩直径可增加焊核区沿垂直焊缝方向的宽度以及增大焊核区、热影响区与热力影响区的晶粒尺寸.与后退侧的6082铝合金不同,前进侧5083铝合金的热力影响区发生了动态再结晶.显微硬度呈W形分布,最小值出现在热影响区.显微硬度的测试结果与焊核区的横截面形貌结果吻合.     

6005A-5083异种铝合金激光-MIG复合焊接

采用激光-MIG复合焊接方法对高速列车用6005A-5083异种铝合金进行焊接,分析焊接接头的显微组织及力学性能。研究结果表明,焊缝组织对异种铝合金材料的适应性良好,靠近5083铝合金的焊缝微观组织与靠近6005A铝合金的焊缝微观组织特征相同;5083铝合金与6005A铝合金的硬度分布有明显差别,5083铝合金的热影响区宽1 mm,6005A铝合金的热影响区宽10.5 mm,6005A铝合金热影响区的软化区是整个接头硬度最低的部位;接头平均抗拉强度225 MPa,拉伸试样在6005A铝合金热影响区的软化区发生断裂;接头抗弯性能良好;6005A铝合金的热影响区冲击功最高,焊缝的冲击功最低。     

铝合金焊接凝固裂纹高温动态开裂行为

详细研究了5083、6082、ZL101三种铝合金的凝固金相组织，观察和记录了三种材料高温拉伸开裂动态过程及开裂后的断口特征。结果表明，材料的冶金因素制约着凝固裂纹的动态开裂行为，即材料的冶金特性不同，它们的凝固裂纹开裂模型也不同。文中由此总结了凝固裂纹的三种开裂模型。第一，裂纹形成时存在“愈合作用”，ZL101属于此列。第二，裂纹形成时伴随着金属桥的变形与断裂，如5083材料。第三。裂纹形成时晶粒是沿液膜分离。如6082。     

厚板铝合金FSW和MIG焊接接头疲劳性能

对厚度10 mm的6082-T6铝合金搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊接接头的疲劳强度进行了试验研究,并与6082-T6母材疲劳性能进行了对比分析.结果表明,6082-T6母材的疲劳S-N曲线最高、MIG焊接接头S-N曲线度最低,而FSW接头的疲劳S-N曲线近似位于两者之间;在高应力区FSW疲劳强度低于MIG焊接接头、而在低应力区高于MIG焊接接头.大部分FSW试样疲劳裂纹启始于焊缝根部的"弱连接"缺陷,采用机械加工去掉1.4 mm厚度焊缝根部材料后,FSW疲劳强度明显提高并接近母材数据.厚板6082-T6铝合金FSW焊缝根部质量控制是影响疲劳性能的关键因素.     

喷砂对6082铝合金焊接接头残余应力的影响

采用喷砂对铝合金车体用6082铝合金进行了表面处理。采用X射线衍射法测试并对比分析对接、搭接和十字焊接接头喷砂处理前后的残余应力。结果表明,喷砂处理前,对接、搭接和十字焊接接头的纵向残余应力均呈双峰状分布,最大残余应力出现在焊趾附近区域,而横向残余应力呈多峰状分布;喷砂处理后,其纵向和横向应力均呈现为压应力状态,并且应力跨度显著减小,应力分布更均匀。残余压应力的存在可以有效抑制表面裂纹的萌生,提高其疲劳强度和延长使用寿命。     

不同焊丝A6082铝合金接头力学及应力腐蚀性能研究

以轨道车辆常用材料A6082铝合金为研究对象,选用ER5356 (进口)和ER5356 (国产)焊丝进行MIG焊,研究不同焊丝对A6082铝合金对接接头的力学性能及应力腐蚀性能的影响。结果表明,进口焊丝和国产焊丝焊接接头的抗拉强度和弯曲性能均符合规定要求。进口焊丝和国产焊丝焊接接头在89 MPa应力等级时,疲劳寿命均达到107周次,计算出在107周次下疲劳强度分别为81.5MPa和83.1 MPa;进口焊丝和国产焊丝焊接接头ISSRT值分别为0.057和0.023,2种焊丝焊接接头的应力腐蚀敏感性都较低,其中,国产焊丝接头的应力腐蚀敏感性更低。     

6082-T6铝合金双丝MIG焊接头裂纹的研究

采用扫描电镜和能谱仪等方法分析了6082-T6铝合金双丝MIG焊焊接接头裂纹的形貌以及形成机制。研究结果表明,双丝MIG焊焊接接头中裂纹主要是热裂纹,裂纹位于焊缝中部,沿焊缝中心长度方向开裂;裂纹断口表面密排着由枝晶端头组成的颗粒状凸起,枝晶的凸起处圆滑并且无损伤痕迹;裂纹产生的原因主要在于焊接过程中成分偏析导致发生共晶转变,在晶界处形成α-Al-Mg2Si低熔点共晶液态薄膜状组织和6082-T6铝合金有高的线膨胀系数,焊缝金属在凝固过程中产生极大拉伸应力。