Ti6Al4V合金超声深滚层的组织结构特征

采用超声深滚技术对Ti6Al4V合金进行表面机械强化处理,使用扫描电镜、硬度分析、X射线衍射和透射电镜等分析手段研究超声深滚处理Ti6Al4V合金表面层的组织结构特征。结果表明：超声深滚处理后,材料表层组织严重细化,形成了纳米结构层,表面晶粒尺寸小于20 nm。晶粒细化层的深度约为0.15 mm,在0.15 mm深度处,虽然晶界结构保持完整但晶粒内部位错密度增加。分析了组织结构细化对于改善疲劳性能的意义     

AA6061铝合金超声波金属焊接计算分析模型

实现AA6061铝合金超声波金属焊接有效连接的关键机制是表面效应和体积效应。表面效应是焊接接头界面的摩擦;而体积效应存在于整个焊接过程中,影响了金属工件成形应力和形变。基于超声波焊接的关键机制建立了AA6061铝合金的材料模型和界面接触摩擦模型,依托ABAQUS有限元软件进行了铝合金超声波焊接的热-机耦合数值模拟分析。结果表明:与超声焊极相接触的铝合金界面产生最高温度和剧烈塑性变形,但低于母材熔点温度值。当焊极压力175 MPa,振幅8.4μm,加载时间60 ms时,界面最高温升至357.5℃,随着超声焊极压力持续增加铝合金表面发生粘焊。     

6061铝合金超声波焊接接头组织与性能研究

采用超声波焊接方法对0.3mm厚的6061铝合金进行焊接,焊后利用光学显微镜和扫描电镜对焊接接头组织和表面形貌进行分析,重点研究了试样表面处理、焊接时间及焊接压力对焊后铝合金剥离强度和硬度的影响.结果表明:在焊接时间120ms,焊接压力17.5 MPa下,表面加乙醇处理的试样剥离力最高达到136.478N,硬度53.9HV;同时,焊缝平整规则,界面结合良好.     

胶层辅助激光焊双相钢/铝合金接头显微组织与力学性能

对1.4 mm厚DP590双相钢和1.2 mm厚6016铝合金平板试件进行有无胶层加入的激光搭接焊试验,利用卧式金相显微镜、扫描电镜(SEM)、背散射电子衍射技术(EBSD)、能谱仪(EDS)、显微硬度分析仪和微机控制电子万能试验机等研究有无胶层辅助激光焊接头焊缝区域的金相组织、断口形貌、相分布及含量、晶粒大小、界面元素分布、显微硬度与接头力学性能。结果表明:在激光功率为1800 W、焊接速度为40 mm/s、离焦量为+2 mm、采用Ar为保护气体且流量为15 L/min的条件下,添加胶层时,焊接试样焊缝表面成形性良好,焊缝区无软化组织生成,焊接接头的平均剪切强度为41.33 MPa;与没有添加胶层的相比,试样的剪切强度提高1.44倍。添加胶层可增加焊缝熔深和熔宽,有利于钢/铝的焊合,钢/铝界面生成具有延性富Fe的Fe-Al化合物,均匀分布的晶粒有助于试件承受的外力均匀分布在焊接接头的搭接区域,因而添加胶层对焊接接头的力学性能有改善作用。     

超声冲击实现7A52铝合金焊接接头表面纳米化

针对7A52铝合金焊接接头表面纳米化研究尚不成熟的实际情况,利用超声冲击技术,在预设电流为2 A,超声冲击速度为1.25 min/cm2的条件下,对7A52铝合金双丝MIG焊焊接接头进行超声冲击处理,借助扫描电子显微镜及透射电子显微镜对超声冲击处理后的7A52铝合金双丝MIG焊焊接接头的表层组织进行观察、分析.发现焊接接头表层经超声冲击处理后形成塑性变形层,焊缝及热影响区的变形层厚度可达70μm左右,母材的变形层厚度可达50μm左右.同时,焊接接头表层晶粒被细化,焊缝表层的晶粒尺寸可达70~300 nm,母材的晶粒尺寸可达50~500 nm.     

超声冲击处理对服役态12Cr1MoV钢焊接接头的组织结构与性能影响

采用超声冲击（UIT）技术对在役12Cr1MoV钢焊接接头表面进行强化处理,分析了不同冲击参数下接头表面形貌、表层微观组织及硬度分布特征,并利用透射电子显微镜（TEM）、电子背散射衍射（EBSD）技术对接头表面变形层的组织演化进行分析。结果表明：超声冲击处理能够改善服役态12Cr1MoV钢焊接接头焊趾区几何形貌并提高焊趾处几何过渡半径和焊趾处硬度值,相较未冲击试样,当采用UIT1和UIT2冲击参数处理时,焊趾处过渡半径分别提高了108.2%和116.4%,相应地,焊趾处硬度平均值分别增加了32.3%和34.9%（距表面0.1 mm深度内）。此外,通过试验证实超声冲击处理能够在服役态12Cr1MoV钢焊接接头表层引入梯度纳米晶结构层,且晶粒发生纳米化主要依靠位错滑移方式实现。     

超声冲击处理对2A12铝合金焊接接头力学性能的影响

用手工氩弧焊,ER5356焊丝对2A12铝合金板进行了焊接,采用超声冲击处理技术对焊接接头进行了全覆盖超声冲击处理;通过金相显微镜、扫描电镜和单向拉伸试验对处理和未处理的接头组织和力学性能进行了测试和观察分析,研究了超声冲击处理提高铝合金焊接接头强度和韧性的机理.结果表明:与未处理试样相比,超声冲击处理试样的抗拉强度提高了17.4%,伸长率增加了28%;未经超声冲击处理的2A12铝合金焊接接头断裂均发生在焊趾和熔合区,处理后断口均在焊缝中部断面,并在强化层处发生45°转折.超声冲击处理形成的塑性变形层和晶粒细化,以及降低接头表层气孔、缩松等焊接缺陷的作用是其改善焊接接头力学性能的主要原因.     

铝锂合金填充式摩擦点焊微观组织演化

利用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射(EBSD)等手段对5A90铝锂合金填充式摩擦点焊接头各个区域的微观组织进行了分析.结果表明,焊核区发生完全动态再结晶,由细小的等轴晶组成,底部存在晶粒更加细小的细晶带,焊核区晶粒分布无明显织构.热力影响区发生了部分再结晶,由发生再结晶的等轴晶以及发生部分回复的变形晶粒组成,具有较多的变形组织特征;热力影响区与焊核区存在明显的分界面,分界面由尺寸明显小于周围晶粒的细晶组成,晶界较为密集.     

表层组织状态对6005A铝合金MIG焊接头液化裂纹及疲劳性能的影响

采用扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射和高周疲劳试验,研究了表层组织状态对轨道交通用6005A铝合金MIG焊接头液化裂纹及疲劳性能的影响.?结果表明,粗晶组织晶界附近第二相粗大,导致热影响区晶界液膜厚度达到8?～?10?μm,使得液化晶界抵抗拉应力的能力降低,从而对液化裂纹缺陷更敏感.?因表层粗晶组织形成的液化裂纹成为...     

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.     

Al/Ni异种金属超声波点动焊接工艺及界面组织分析

对1060铝合金和N4镍合金异种金属进行了超声波点动焊接,优化了焊接工艺,分析了接头界面组织,焊接接头组织微观形貌和力学性能.结果表明,超声波焊接能够实现1060铝合金和N4镍合金异种金属的有效连接,能够得到韧性和强度都很高的焊接接头;确定了铝镍异种金属超声波焊接的焊接工艺参数为焊接压力25.2~36.0 MPa,焊接时间75~85 ms;当焊接压力为32.4 MPa,焊接时间为85 ms时,抗剪强度超过铝侧母材.焊接接头界面的XRD和EDS分析结果表明,接头界面存在由Al,Ni两种元素互扩散而形成的2 μm厚的反应扩散层.     

超声冲击处理对2A12铝合金焊接接头表层组织性能的影响

用手工氩弧焊(TIG)、ER5356焊丝对2A12铝合金板进行了焊接,用超声冲击处理技术对焊接接头进行了全覆盖强化处理;借助金相显微镜、X射线衍射仪、透射电镜和显微硬度计对超声冲击强化处理前后接头表层的组织和性能进行了分析。结果表明,超声冲击处理可在接头表层形成尺寸均匀、取向随机分布的细晶组织,大幅消除了气孔、缩松等焊接缺陷,接头显微硬度显著提高。讨论了超声冲击导致的晶粒细化和位错增殖对接头强度的影响。     

Research about the Effect of Ultrasonic Impact on the Fatigue Properties of Cruciform Joints of 16MnR Steel

Surface impact treatment was carried out on the cruciform joint weldment of 16MnR steel by using the HJ-II-type ultrasonic impact machine.The ultrasonic impact current is 1.2 A,the impact amplitude is 30?m and ultrasonic impacting time is 30 and 60 min,respectively.Fatigue experiments were carried out for both treated specimen and un-treated specimen by using EHF-EM200K2-070-1A fatigue testing machine.The fatigue fractures were observed with the scanning electron microscope of 6360LA type and the microstructure of ultrasonic impact treating surface layer was analyzed by using high resolution transmission electron microscope of JEM-2100 type.The experimental results show that the microstructure of ultrasonic impact surface layer has been successfully nanocrystallized.The fatigue life of welded cruciform joints of 16MnR steel can be significantly improved through the ultrasonic impact treatment.The main reasons are that the ultrasonic impact treating can reduces the stress concentration in the weld toe,decrease the tensile stress,and even change to compressive stress in the weldment,the grain size in the welded joint can be refined.The longer the impact time,the greater increasing range of fatigue life will be.Compared to the sample without treatment,its fatigue life was increased 210.37%,362.48%,respectively,when the impact time was 30,60 min,respectively.     

超声冲击处理对 7A52 铝合金焊接接头表层组织及性能的影响

目的研究超声冲击处理对7A52铝合金焊接接头表层组织及性能的影响。方法用双丝MIG焊接方法对7A52铝合金进行焊接,采用UIT-125型超声冲击机对其焊接接头进行全覆盖处理;通过金相显微镜,对超声冲击处理后的焊接接头组织变化规律进行观察分析;利用显微硬度计和磨擦磨损试验机测试研究其接头力学性能。结果超声冲击处理后,焊趾处形成相对连续、均匀、光滑的过渡圆弧,可以有效地缓解焊接接头的应力集中,7A52铝合金焊接接头表面得到了明显强化,形成一层致密的塑性变形层,接头表面晶粒细化,母材的表层塑性变形厚度可达15μm左右,热影响区的表层塑性变形厚度可达25μm左右,显微硬度和耐磨性显著提高。结论经超声冲击处理后,7A52铝合金焊接接头表面的塑性变形层最厚处可达20μm左右,形成了具有大致平行于焊接接头表面择优取向的形变织构。沿厚度方向1.5 mm内,热影响区的硬度最高可达162HV,焊缝区的最高硬度为113HV,相比之前提高了21.5%,表层的耐磨性得到较为明显的提高。     

Ultrasonic C-scanning imaging inspection of superplastic solid-state welded joint quality

Based on a large amount of dissection at welded interface and quantitative microscopic examination of welded rate, the suitable limit grey scale value was determined, and the welded rate of superplastic solid-state welding interface of heterogeneous steel was systematically studied by means of self-made ultrasonic C-scanning imaging inspection system. The experimental results show: the welded state of superplastic solid-state welding interface of heterogeneous steel can be conducted to be more accurately, reliably and quickly inspected by means of this system, and the ultrasonic testing results are good consistent with actual examination results of the interface defective distribution. Within the extent of the suitble welded rate ,thewelded rate in 40Cr/T10A superplastic welding process tested by this system is linear with its tensile strength of joint.     

辅助电流对Cu/Al大功率超声波焊接的影响

为获得更高质量的Cu/Al异质金属接头,开展了Cu/Al电流辅助大功率超声波焊接工艺试验,研究了辅助电流对Cu/Al超声波焊接的界面温度、材料塑性流动、界面中间相(IMC)分布及接头力学性能的影响。结果表明,复合焊件成型良好,其接头抗拉剪力为3030N,接头的断裂模式为韧性-脆性复合断裂。在同样的焊接时间0.2s内,随着电流的增大,Cu/Al界面温度增加,金属塑性流动以及界面扩散也随之增强,这说明辅助电流能明显促进界面冶金;相比长时间0.4 s的超声波焊接,辅助电流能在保证界面温度、材料塑性变形的前提下,能明显减薄界面IMC层的厚度,这是电流增强Cu/Al接头的主要物理机制。研究结果为优化Cu/Al复合焊接头强度提供了参考。     

Microstructure evolution and mechanical properties of Cu–Al joints by ultrasonic welding

Dissimilar joints of copper to aluminium were produced by high power ultrasonic welding (USW). The interfacial reaction between copper and 6061 aluminium alloy as a function of welding time was studied. The intermetallic compound (IMC) layer is mainly composed of CuAl₂ and Cu₉Al₄. The thickness of the IMC layer increases with the welding time. For a relatively long welding time (0·7 s) in USW, the dendritic solidification microstructure was observed in local regions, owing to the occurrence of the eutectic reaction, α-Al+θ→L, in the welding process. The lap shear load (or strength) of the joints first increases and then decreases with increasing welding time, and the failure of the joints occurred dominantly at the interface. This is mainly attributed to the development of IMC layer at the interface.     

焊接时间及焊接温度对Sn35Bi0.3Ag/Cu焊接接头性能的影响

分别在不同焊接时间和不同焊接温度下制备了Sn35Bi0.3Ag/Cu焊接接头,采用扫描电子显微镜(SEM)、万能拉伸试验机、超声波成像无损探伤检测仪等测试手段,研究了焊接时间(1～9 min)和焊接温度(210～290℃)对Sn35Bi0.3Ag/Cu焊接接头微观结构和力学性能的影响.结果表明,在焊接过程中,Cu元素扩散到焊接界面处,形成了(Cu₆Sn₅,Cu₃Sn)界面层,同时发现生成的Ag3Sn相能够抑制界面层的生长.随着焊接时间的延长或焊接温度的升高,反应层变厚,抗剪强度先增大后减小.对焊接接头断口形貌分析发现,焊接接头的断裂由Bi相颗粒及Cu₆Sn₅颗粒共同作用.焊接接头的断裂发生在IMC/焊料一侧,Bi相颗粒及Cu6Sn5颗粒共同影响着接头的抗剪强度.此外,当焊接时间为3 min、焊接温度为230℃时,接头的钎着率最大,为99.14%,抗剪强度达到最大值,为51.8 MPa.     

超声冲击对MB8镁合金对接接头疲劳性能的影响

采用HJ-Ⅲ型超声冲击设备对MB8镁合金对接接头焊趾区域进行冲击处理.利用EHF-EM200K2-070-1A电液伺服疲劳试验机对超声冲击前后的MB8镁合金对接接头进行疲劳对比试验.采用光学显微镜和高分辨率的透射电镜对超声冲击后的MB8镁合金对接接头的表层组织进行了分析.结果表明,在试验循环基数为2×106周次的条件下,超声冲击态接头的疲劳强度为52.8 MPa,比焊态试样的疲劳强度提高了37.5%,在同等应力水平下,接头的疲劳寿命提高了58～65倍.超声冲击后,焊趾处的应力集中程度降低,焊址及附近区域发生明显塑性变形,变形层厚度大约为70 μm,并在焊趾表面获得了纳米晶组织,同时把焊接残余拉应力转变为压缩应力.超声冲击可以大幅度地提高MB8镁合金焊接接头的疲劳寿命.