超轻双相LZ91镁锂合金搅拌摩擦搭接焊接技术研究

以2mm厚双相LZ91镁锂合金为研究对象,通过FSW技术对其进行搭接焊接,重点研究了焊接速度的变化对焊缝成形、接头中原始搭接界面迁移以及接头性能的影响。结果表明,采用普通的锥形搅拌针工具,在工具转速为2 000r/min和轴肩下压量0.2mm下,当焊接速度为800和1 200mm/min时,均可以实现LZ91合金的搅拌摩擦搭接焊接(FSLW)。但是,当焊接速度过大(1 600mm/min)时,会在接头内部出现由于热输入不足而形成的隧道缺陷。对接头的微观组织分析发现,FSLW接头中的搅拌区由细小的等轴晶构成,前进侧(AS)中热机影响区(TMAZ)/热影响区(HAZ)中的白色α-Mg相晶粒尺寸略大于后退侧(RS);而灰色的β-Li相晶粒尺寸明显小于RS,且随着焊接速度的增加,热输入变小,搅拌区中晶粒细化的现象更加明显。此外,LZ91合金FSLW接头中存在轻微的界面迁移现象。RS中冷搭接缺陷由原始搭接界面一直延伸至搅拌区中,呈现先向上再向下变化的趋势;AS中的钩状缺陷迁移程度较轻,并且呈现轻微向下弯曲的特征,而且随着焊接速度的增加,界面迁移的程度也发生轻微的加重。另外,通过宽度为12mm的FSLW接头的性能测试表明,在本实验条件下,将冷搭接作为受力侧的接头性能(小于1.9kN)要低于将钩状缺陷作为受力侧的接头(高于2.1kN),冷搭接缺陷对接头性能的不利影响要比钩状缺陷的影响更为恶劣。     

冷轧变形对LZ91镁锂合金显微组织及力学性能的影响

采用硬度测试、单轴拉伸、金相分析、X射线衍射分析和扫描电镜分析等手段研究了冷轧变形对热挤压LZ91镁锂合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,热挤压态LZ91镁锂合金由α相、β相以及镁锌化合物组成,该合金具有良好的塑性变形能力,可进行大变形量的冷轧变形,最大变形量可达95%,而物相保持稳定;随着轧制变形量的增加,合金的延伸率呈现出先降低后升高然后再降低的特点。由于加工硬化和晶粒细化,合金的硬度和抗拉强度均得到提升,变形量为95%时,抗拉强度达到267 MPa。     

不同挤压比对LZ92双相镁锂合金组织与性能的影响

采用真空感应熔炼的方法制备LZ92（Mg-9Li-2Zn）双相镁锂合金,同时进行热挤压试验,其挤压比分别为10、20、30。采用OM、SEM、XRD等分析手段及硬度测试、拉伸测试,研究不同挤压比下LZ92双相镁锂合金的组织和性能。试验结果表明：挤压态的LZ92镁锂合金具有优异的力学性能;随着挤压比的增加,合金再结晶越充分,晶粒细化越明显,抗拉强度逐渐增大至203.1MPa,较铸态提高了76%,强度的提高主要是由于加工硬化和晶粒细化的综合作用;当挤压比从20增至30时,合金的延伸率却大幅下降,主要由于加工硬化对塑性变形能力降低的程度大于晶粒细化对塑性变形能力提高的程度。     

6061-T4铝合金激光焊接接头组织与力学性能研究

对汽车用6061-T4铝合金板材进行激光焊接，采用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜、维氏硬度测试、拉伸试验等研究了激光焊接接头微观组织、显微硬度、强度和塑性、拉伸试样断口形貌。结果表明，6061-T4铝合金激光焊接接头的母材区组织为粗大条状晶粒; 焊缝中心组织为细小的铸态树枝晶，针状β"析出相在晶界偏聚，位错密度降低; 激光焊接接头的强度(硬度)和塑性均比母材有一定下降。     

超轻镁锂合金LZ91热变形行为探究：本构方程及热加工图

本文以挤压态Mg-9Li-1Zn镁锂合金为材料在Gleeble3500热模拟实验机上做热压缩变形实验,变形温度范围为150℃-350℃,应变速率范围为0.001s-1-10s-1。基于所采集实验数据绘制流变应力应变曲线,建立了双曲线正弦函数的本构方程及真应变为0.916时热加工图,结合变形后微观组织观测分析了动态再结晶的产生情况,表明了适宜加工的安全区域和在加工中应该避免的失稳区域,预测温度范围为250-300℃,应变速率0.01s-1时为较理想的变形参数,峰值耗散系数值大于38.55%,热变形激活能Q=112.066kJ/mol,应力指数n=3.60273。     

长期服役P91钢蒸汽管道焊接接头显微组织及力学性能研究

P91钢被广泛应用于大型电站的发电机组和蒸汽管道等关键部位。长期服役会导致P91钢蒸汽管道性能退化,目前研究多关注长期服役对母材性能的影响,而对焊接接头各部位的显微组织和力学性能缺乏系统研究。因此,分别从未服役的P91钢蒸汽管道的母材（NBM）和已服役74 000 h的P91钢蒸汽管道焊接接头的母材（BM）、热影响区（HAZ）焊缝（WZ）取材,利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、硬度计和拉伸试验机,研究长期服役对P91钢蒸汽管道焊接接头的显微组织和力学性能的影响。结果表明：相比于NBM,BM和WZ的硬度和拉伸性能均未出现退化迹象,而HAZ的拉伸性能在硬度基本未变的情况下显著退化,表明硬度不能用于判断服役时间低于74 000 h的P91钢蒸汽管道焊接接头的寿命。焊接时高温热循环回火使HAZ的马氏体板条和碳化物发生粗化,且碳化物沿马氏体板条界面连续析出分布,对HAZ的拉伸性能已造成一定程度的损害。长期服役使本已老化的HAZ显微组织明显退化,致使其拉伸性能显著下降,断裂模式由韧窝断裂转变为韧窝和准解理复合断裂。     

连续变截面管激光焊接接头的组织与性能

以仪表板横梁支架部件连续变截面管为研究对象,分析CO₂激光焊后焊接接头的组织与性能。对具有代表性质的1.00mm厚和2.00厚的焊缝横截面进行金相组织检验和硬度检测,分析接头各区域的金相组织及其硬度变化。结果表明：在合适的工艺参数下,能够获得表面成形良好的焊接接头;热影响区域宽度窄,组织细密;焊缝中存在适量的马氏体,提高了焊缝的硬度。     

LZ91铸态合金生物腐蚀机理研究

设计了Mg-9Li-Zn铸态合金在模拟体液(SBF)中的腐蚀实验, 通过试样失重率、溶液pH值变化、金相分析(OM)、X射线衍射(XRD)等手段, 对Mg-9Li-Zn的微观组织和腐蚀性能进行了研究。结果表明: 腐蚀速率在第5天后稳定下降, 溶液pH值则在前7天逐渐增至9.63, 随后保持稳定。微小的点蚀坑出现在腐蚀的第1天, 随着腐蚀时间增加, 点蚀坑数量变多, 深度增加。点蚀坑首先出现在晶界附近区域, 使晶粒边界模糊, 然后逐渐增大。主要的腐蚀产物为Mg(OH)₂。     

LZ61镁锂合金热变形行为研究

采用热压缩变形的方法对锻态LZ61镁锂合金的热变形行为进行研究,分析了应变速率对其热变形行为的影响及其微观组织演变规律.结果表明,合金的流变曲线呈现动态再结晶特征,流变应力随应变速率降低而减少;研究范围内合金的应变速率敏感指数为0.283,接近准超塑性.锻态合金组织由α?Mg相基体及其晶界上的弥散分布的β?Li相组成,...     

挤压比对LZ92双相镁锂合金组织与力学性能的影响

采用真空感应熔炼方法制备LZ92(Mg-9Li-2Zn)双相镁锂合金,同时对合金进行热挤压试验,挤压比分别为10、20、30。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析及硬度测试、拉伸测试等手段研究不同挤压比下LZ92双相镁锂合金的组织和性能。结果表明挤压态LZ92镁锂合金具有优异的力学性能;随着挤压比的增加,合金再结晶程度增加,晶粒细化程度更加明显,断口形貌中韧窝数量越多且分布均匀,抗拉强度逐渐增大至203.1 MPa,较铸态提高了76%。强度的提高主要是由于加工硬化和晶粒细化综合作用的结果。当挤压比从20增至30时,合金的延伸率却大幅下降,原因主要是加工硬化降低塑性变形能力的程度大于晶粒细化提高塑性变形能力的程度。     

一种新型超高强铝锂合金的力学性能与微观组织演化

铝锂合金作为一种轻质高强的结构材料,广泛应用于航空航天制造领域。为进一步提高铝锂合金强度,制备了一种含Cu为4.68%（质量分数）、Li为1.36%（质量分数）的Mg+Ag+Zn多元微合金化的新型超高强铝锂合金,并且系统地研究了该合金冷轧薄板（厚2 mm）的T6时效态（170 ℃）及T8时效态（4%预变形/150 ℃）的微观组织和力学性能。研究结果表明：该新型超高强铝锂合金,其T6时效态抗拉强度最高达637 MPa、T8时效态抗拉强度最高达685 MPa,强度达到峰值后伸长率随时效时间的继续延长从8%缓慢下降;该合金主要强化相为T1相（Al₂CuLi）和θ′相（Al₂Cu）,T8时效态加速了T1相析出,从而加快了时效响应速度,同时增加了T1相数密度,提高了合金强度。说明,通过调整铝锂合金的时效状态可影响强化相总量及各析出相体积分数,从而获得更高强度的铝锂合金。     

激光功率对Q235钢接头组织和力学性能的影响

采用不同的激光功率,对2 mm厚的Q235钢进行了激光焊（Laser beam welding,LBW）．通过光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计、室温拉伸和室温弯曲实验等表征手段,研究了激光功率对接头组织和力学性能的影响．结果表明：接头横截面,包括母材（Base metal, BM）、临界热影响区（Critical heat affected zone, ICHAZ）、细晶热影响区（Fine-grain heat-affected zone, FGHAZ）、粗晶热影响区（Coarse-grain heat-affected zone, CGHAZ）和熔合区（Fusion zone, FZ）;激光焊接功率增大时,ICHAZ区铁素体（F）晶粒变大,珠光体（P）被分解;FGHAZ区的晶粒被细化,部分细颗粒状碳化物在F中弥散分布,其余部分碳化物与F在晶界机械混合;CGHAZ区主要为等轴状马氏体（M）,晶界存有少量粒状贝氏体（B^G）、板条马氏体（M^L）和块状马氏体（M^B）;FZ区以马氏体（M）、针状铁素体和贝氏体（B）为主;在激光功率3535 W和3830 W下焊缝的硬度高于HAZ区和BM;当激光功率为3535 W时,接头抗拉强度为514.8 MPa、延伸率23.4%,FZ硬度平均值约为360 HV,获得了综合力学性能优良的接头．      

汽车仪表板横梁支架部件连续变截面管激光焊接接头的组织与性能

研究汽车仪表板横梁支架部件连续变截面管CO2激光焊后焊接接头的组织与性能,观察具有代表性的1 mm和2 mm厚板处的焊缝横截面金相组织并进行硬度检测。结果表明,在合适的工艺参数下,能够获得表面成形良好的焊接接头,热影响区域宽度窄,组织细密。焊缝内存在的铁素体组织可以显著的提高焊缝的韧性,适量的魏氏体组织显著提高焊缝的硬度。     

Zn-Cu-Ti合金搅拌摩擦焊与激光焊接头组织与性能对比研究

通过金相显微镜、扫描电镜和显微硬度测试等分析手段,研究了Zn-Cu-Ti合金搅拌摩擦焊接头与激光焊接头的组织和性能。结果表明,Zn-Cu-Ti合金搅拌摩擦焊接头主要分为母材区、热机影响区、焊核区,其显微组织分别为纤维组织、拉伸弯曲变形组织、细小的晶粒;接头各区域硬度分布为:母材区>热机影响区>焊核区;接头的抗拉强度153.8 MPa,延伸率为6.7%,发生偏向脆断的准解理断裂。激光焊接头主要分为母材区、熔合区、焊缝区,焊缝区中心位置上下表面有凹坑,其内部有多条排列规则且形状近似抛物线的熔合线,并存在较明显的夹杂;接头各区域硬度分布为:母材区<熔合区<焊缝区;接头的抗拉强度为110.3 MPa,延伸率仅为4.7%,发生脆性断裂。     

工艺参数对螺旋钻杆焊接接头组织性能的影响

采用全自动焊接工艺对螺旋钻杆翼片进行焊接试验,通过对焊接接头的宏观结构和微观组织研究以及显微硬度测试,研究焊接电流、焊接电压、焊接速度3项工艺参数对螺旋钻杆焊接接头组织和力学性能的影响。结果显示,焊接电流与焊缝熔深、余高呈正相关;焊接电压与焊缝熔深、余高均呈负相关,与焊缝熔宽呈正相关;焊接速度与焊缝熔深、熔宽、余高均呈负相关;焊接电流、电压增大使焊缝区的粒状贝氏体转变为条状贝氏体,且伴有马氏体产生;焊接电流和电压的增大使热影响区的粗晶区增宽,并有淬硬倾向,导致硬度上升,焊接速度的减小致使焊缝区变宽,高硬度范围变广。基于螺旋钻杆结构设计要求,得到最优焊接工艺参数,即焊接电流160 A,焊接电压24 V,焊接速度1 cm/s。     

预变形对含Sc铝锂合金拉伸性能和显微组织的影响

研究了Ａｌ－１．４２Ｌｉ－２．４１Ｃｕ－０．９３Ｍｇ－０．０７３Ｚｒ－０．１７Ｓｃ（ｗｔ％）合金在１６０℃和预变形（１７％）＋１６０℃不同时效时间下的室温拉伸性能。利用透射电（ＴＥＭ）观察了合金的显微组织。结果表明：该合金具有较好的室温室性能，合金主要强化相为δ＇（Ａｌ３Ｌｉ）和δ＇／β复合相。由于合金中同时加入Ｓｃ，Ｚｒ，尤其是添加了０．１７ｗｔ％Ｓｃ导致大量的复合相出现（复合相粒径为２４～３２     

T91/TP347H异种钢焊接接头服役过程显微组织研究

采用ERNiCr-3镍基焊丝作为T91/TP347H异种钢焊接接头的焊料,使用X射线衍射分析仪、光学显微镜、扫描电子显微镜和显微硬度计研究了原始态、服役6×10⁴ h和服役10⁵ h的T91/TP347H异种接头的相组成、微观组织、元素组成及显微硬度。结果表明,随着服役时间的增加,T91母材、TP347H母材和焊缝区晶粒尺寸均有一定程度的增大,T91母材存在析出相M₂₃C₆,TP347H母材存在析出相M₂₃C₆、Nb(C,N),焊缝区有少量M₂₃C₆存在。在服役过程中发生Fe、Ni元素的扩散。三种状态下的焊接接头均在T91热影响区硬度最高,TP347H母材硬度最低,随着服役时间的增加,焊缝打底层硬度基本不变,而焊缝盖面层和填充层的硬度急剧升高,其余区域硬度均有下降。     

铝含量对Mg-6Zn系合金显微组织和力学性能的影响

研究了铝含量对Mg-6Zn系合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:当铝含量为2%时, 合金晶粒细小, 并具有最佳的强度、硬度和塑性组合;随着铝含量增加, 合金中出现粗大的金属间化合物相, 特别是含6%Al 的合金中出现了粗大的、沿晶界连续分布的Mg₁₇Al₁₂相, 导致抗拉强度和延伸率下降。     

激光涂履M2＋4B合金层的显微组织与耐磨性

通过扫描电镜观察Ｘ射线能谱分析、显微硬度测量及干摩擦磨损试验，研究了激光涂覆Ｍ２＋４Ｂ合金层的显微组织和耐磨性。结果表明，该层由奥氏体树枝晶和枝晶间的网状碳化物所组成，其耐磨性是ＧＣｒ１５钢的８倍。