铍青铜薄片微电阻点焊工艺及接头组织性能研究

采用微电阻焊接方法对100μm厚时效态铍青铜进行搭接点焊,依据接头的抗拉剪力对微电阻点焊工艺进行了优化,并分析了焊接接头的组织形貌特征。结果表明,当焊接电流为3.0 k A、电极压力为180 N、焊接时间为30ms时,接头强度最大,抗拉剪力为107.05 N。焊接电流是影响接头性能的主要因素,焊接接头熔核区由等轴树枝晶和柱状树枝晶组成,随着电流增加,焊核中心组织变粗。     

铍青铜微电阻点焊分流现象分析

采用微电阻点焊方法对0.1 mm厚铍青铜薄片进行了焊接,分析了分流对点焊接头力学性能、熔核尺寸和显微组织的影响规律。结果表明:随着焊点间距增大,分流逐渐减小,接头抗拉剪力和熔核尺寸逐渐增大,当两焊点间距大于15 mm时,几乎不存在分流现象。当以等间距为12 mm顺序点焊时,随着焊点个数的增多,点焊接头抗拉剪力逐渐下降;当从5 mm连续增大距离且顺序点焊时,随着焊点个数的增多,分流现象减小,接头力学性能逐渐升高,最后接头抗拉剪力基本与单点焊相同。分流较大的情况下,焊接接头热影响区为等轴枝晶和胞状晶,熔核底部为细小的等轴枝晶和少量柱状枝晶。     

铍青铜薄片预置镍中间层的微电阻点焊

为提高铍青铜薄片微电阻点焊的接头性能,采用0.05 mm厚纯镍作为中间层对0.1 mm厚铍青铜进行焊接,对比分析预置镍层与未预置镍层时的点焊接头性能,并综合研究中间层的作用机理。结果表明:铍青铜薄片预置镍中间层后,点焊接头焊核尺寸增大,接头抗拉剪力提高79.2%,断口结合面撕裂区呈韧性断裂特征,接头热影响区组织为细小的胞状晶、焊核中心及底部区域为等轴晶;镍中间层的添加改变接头连接机制,整个接头由熔化焊及钎焊连接组成。另外,通过产热分析发现,预置镍中间层增加镍与铍青铜之间的接触电阻和镍层体电阻,接头总产热电阻增大;镍中间层通过增大焊接热输入以及扩大接头连接区域面积使得接头的质量提高。     

镁合金电阻点焊接头组织结构特点

为了提高镁合金电阻点焊接头的力学性能,采用光学显微镜、激光共聚焦扫描显微镜、x射线衍射仪研究了接头的微观组织和相组成.结果表明,接头主要由熔核和热影响区(HAZ)所构成.熔核一般包括两种不同的组织形态,即熔核边缘的胞状树枝晶和熔核中心的等轴树枝晶.熔核是由大量的α-Mg相和少量的β-Mg17Al12相所组成.相对于未熔化的母材晶粒,热影响区晶粒变粗,并伴随晶界熔化.当焊接电流为23 kA,焊接时间为8个周波,电极力为4.5 kN时,熔核边缘的胞状树枝晶细化,而熔核中心的等轴树枝晶有向等轴晶转化的倾向,且平均晶粒尺寸为12.96μm.     

基于铌中间层的钛与低碳钢的电阻点焊

以0.1 mm厚的铌箔为中间层对钛与低碳钢Q235进行了点焊,观察了接头熔核区域的显微组织特征,探讨了焊接电流对接头熔核直径和抗剪力的影响。试验结果表明,焊接电流大于8 kA时中间层铌在焊接中发生溶断,接头熔核区域组织主要由Fe-Ti金属间化合物构成;铌不发生溶断时接头熔核区域组织主要由Fe-Nb化合物与固溶体组成。接头抗剪力随焊接电流的增大呈先增大后降低的变化趋势,焊接电流为7 kA时接头抗剪力最大,约为4.7 kN。     

1Cr17Mn9Ni4N不锈钢薄板电阻点焊接头的组织和力学性能

用交流电阻点焊机研究了3层1Cr17Mn9Ni4N不锈钢薄板电阻点焊。研究表明,3层1Cr17Mn9Ni4N钢板材点焊熔核组织由熔核周围的柱状树枝晶和中心的等轴树枝晶组成。光镜和扫描电镜观察发现,热影响区奥氏体晶粒无长大,晶界和晶内Cr化合物析出。焊态的电阻点焊接头的熔核和热影响区硬度值高于固溶态的母材。3层板材点焊熔核有形成缩孔或缩松的倾向,要求采用较大的焊接压力和良好的焊机加压系统的随动性以防止缺陷的产生。不同组合形式的3层板材接头具有不同的拉伸剪切承载力和数据的分散性。     

Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金电子束焊接接头的组织和性能

对Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金的电子束焊接接头的组织和性能进行了研究。焊接接头熔合区由B2相柱状晶和分布在上下边缘的少量枝状晶组成,并且沿中心轴对称分布。对焊接接头进行了850℃/2 h/AC(时效)与980℃/2h+850℃/24 h/AC(固溶+时效)两种热处理,时效态接头熔合区的B2相中析出了大量针状O相,而固溶+时效态熔合区的O相更为粗大,且α_2相重新形成。两种热处理后接头的室温拉伸性能相近,但在高温下时效态接头的强度稍高。固溶+时效态接头的650℃持久寿命高于时效态,失效模式均为沿晶断裂。     

Mn对镁合金电阻点焊微观结构和力学性能的影响

通过在镁合金电阻点焊中加入Mn颗粒的方法,利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等对比研究了添加Mn颗粒点焊接头的组织形貌和力学性能的变化。结果表明,随着Mn添加量增加,点焊接头熔核区等轴晶逐渐增多,热影响区晶粒细化。Mn颗粒的加入使接头处的组织在凝固时产生更多的异质形核结构,从而使合金的显微硬度和拉剪力也有所提高。当Mn颗粒添加量为1.0mg时,镁合金电阻点焊接头拉剪力最大,为2.1kN,比未添加Mn时增加了23.5%。当添加量达到4.0mg时,熔核区等轴晶消失,出现大量的胞状树枝晶,力学性能随之降低。     

基于高熵合金中间层的Q235钢/6061铝合金电阻点焊接头的组织与性能

钢和铝形成的复合结构，可以使铝的低密度、高导热性、良好的耐腐蚀性能与钢的高强度、高韧性、低成本性结合起来，既能充分发挥两种材料的性能优势，又具有良好的经济效益.由于钢和铝的物理和化学性能差异较大、接头中易产生脆性金属间化合物而难以实现可靠的连接.将Fe_0.2CoCrMnNiAl_0.2高熵合金作为中间层进行了Q235钢/6 061铝合金异种金属的电阻点焊研究，利用高熵合金的超级固溶性改善钢/铝异种金属的焊接质量.结果表明，采用Fe_0.2CoCrMnNiAl_0.2高熵合金作为中间层时，接头截面中钢侧和铝侧均有半椭圆形状的熔核，熔核成形美观，无明显的宏观裂纹和气孔等焊接缺陷，熔核内部组织均由面心立方的固溶体相组成，接头的平均最大拉剪力达到1 913 N，比钢/铝直接电阻点焊接头提高了130%，断裂发生在铝合金侧熔核处，铝合金熔核在拉剪力的作用下被撕脱并留在高熵合金表面，呈现出“纽扣状”破坏特征.     

Ti-22Al-24Nb-0.5Mo电子束焊接接头组织性能研究

对Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金的电子束焊接接头开展研究,焊接接头熔合区由B₂相柱状晶和分布在上下边缘的少量枝状晶组成,并且沿中心轴对称分布。对焊接接头进行了850_oC/2hr/AC(时效)与980_oC/2hr+850_oC/24hr/AC(固溶+时效)两种热处理,时效态接头熔合区的B₂相中析出了大量针状O相,而固溶+时效态熔合区的O相更为粗大,且α₂相重新形成。两种热处理后接头的常温拉伸性能相近,但在高温下时效态接头的强度稍高。固溶+时效态接头的650_oC持久寿命高于时效态,失效模式都为沿晶断裂。     

Mn18Cr18N钢的时效析出行为及对力学性能的影响

采用等温时效处理研究了Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢在650~900℃温度区间的析出行为,并分析了析出物对力学性能的影响。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对析出物数量、形貌和拉伸断口进行观察。结果表明:固溶态试样的显微组织是由单相奥氏体晶粒和少量退火孪晶组成。随着时效温度从650℃增加到900℃,750℃为Cr_2N的最敏感析出温度。析出物Cr_2N优先沿着晶界析出,随着时效时间的延长,析出物以不连续胞状方式向晶内生长。对固溶态试样和750℃时效处理试样进行室温拉伸测试,时效态试样的断裂模式从固溶态的韧窝状断口转变为脆性沿晶/穿晶断口。因此,为了避免热变形过程中Cr_2N的析出,应将温度严格控制在900℃以上。     

GH242低膨胀抗氧化高温合金焊接工艺及性能研究

GH242合金具有高强度、低膨胀系数、高抗氧化能力和稳定的弹性模量,是提高航空发动机热效率、推重比和降低油耗率的关键功能结构材料。针对GH242合金板材,研究了该合金采用钨极氩弧焊工艺,并对其焊接接头组织性及力学能进行评价。研究发现,焊接后焊缝主要由长条状树枝晶、针状树枝晶和等轴晶组成,经固溶时效后枝晶形貌消失;焊缝维氏硬度与母材的相当,但在固溶时效后硬度明显提高,说明热处理后焊接接头强度提高。差热分析显示,焊态试样在700℃和813.5℃时发生相变,这也是导致接头高温拉伸性能低的原因。     

TC4钛合金表面等离子熔覆Ni60涂层的性能

以等离子熔覆方式在TC4钛合金表面制备Ni60熔覆层,通过X射线衍射、扫描电镜和显微硬度测试等方法分析Ni60熔覆层凝固组织、成分及硬度的关系。结果表明:在Ni60粉末熔覆层中,由基底依次凝固生长柱晶、枝晶、等轴晶和共晶组织,在柱晶及枝晶主干等部位,Ti优先选择固溶N/O元素,将其他合金元素排挤到后凝固的等轴晶区,在最后凝固区形成富含Ni的共晶组织。熔覆层中先凝固的柱晶及枝晶区,一次时效(600℃/1 h)后获得的强化效果最佳;而后凝固的等轴晶区与共晶区,富含多种合金元素,经三次时效后,表面等轴晶区硬度强化效果依次递增,最终硬度可达800 HV。与TC4钛合金相比,Ni60熔覆层具有更优异的耐磨性和耐蚀性,三次时效后的Ni60涂层磨损失重从0.057 4 g降至0.017 1 g,耐磨性提高约3倍。     

激光增材制造DD98M高温合金组织及稳定性研究

采用激光增材制造技术制备了DD98M镍基高温合金管状试样,研究了其沉积态、固溶时效态和长期时效态微观组织变化,对比分析了沉积态和固溶时效态试样中γ'相尺寸分布及在1000℃长期时效时γ'相的演化规律。结果表明:沉积态组织主要由外延生长的微细柱晶组成,枝晶间无γ-γ'共晶组织析出,试样中γ'相体积分数约为70%。合金中元素微偏析造成了枝晶干和枝晶间γ'相尺寸差异,其中枝晶干处为210 nm,枝晶间为560 nm。经固溶时效处理后,γ'相(约370 nm)均匀分布在γ基体上,其尺寸分布符合LSW模型。经1000℃长期时效500 h后,合金组织中无TCP相(拓扑密排相)生成,γ'相仍保持立方形貌,其尺寸几乎保持不变。固溶时效处理后,合金显微硬度从沉积态时的4420 MPa增加至4870 MPa,长期时效能降低合金硬度,降幅约5.9%。     

钛/铝异种材料电阻点焊接头力学性能及显微组织

使用三相次级整流电阻焊机对2A16铝合金/TC4钛合金进行电阻点焊,研究了焊接过程中,工艺参数对力学性能的影响并确定了最佳工艺参数。通过金相显微镜观察了接头的显微组织特征。结果表明,随着焊接电流、焊接时间、电极压力的增加,接头的抗剪载荷呈现先增大后减小的趋势。当焊接电流为12 k A、焊接时间为24cyc,电极压力为5.5 k N时,接头的抗拉剪力最大值5.60 k N。铝合金侧熔核的显微组织为细小的柱状晶,在两板结合面出现少量粗大等轴晶,钛合金侧熔核的显微组织为粗针状马氏体。     

铜/镀镍钢薄片微电阻点焊接头组织性能研究

采用微电阻点焊实现了0.2 mm厚的铜薄片和0.3 mm厚的镀镍钢片的连接,使用光学显微镜、SEM、EDS等方法对接头组织性能进行了研究。结果表明,焊接电流为2.3 k A时,接头处无法形成一个整体熔核,在镀镍钢和铜薄片界面出现少量"月牙"型组织;焊接电流增大到2.9 k A时,在镀镍钢熔核区的两端出现"漩涡"状组织,在焊核中心镀镍钢与铜交界处出现"钳子"结构,"钳子"结构外层存在镀层镍;焊接电流为3.5 k A时,形成了倒三角形的熔核,熔核中心可见明显的"漩涡"状组织。接头抗拉剪力随焊接电流增加而增加,焊接电流为3.5 k A时接头抗拉剪力最大。熔核处显微硬度最大,镀镍钢片热影响区的显微硬度约250 HV左右,而形成熔核时由于析出热量过大导致铜侧热影响区晶粒粗大,硬度降低,硬度仅在75 HV左右。     

热处理对Cr-Mo钢母材-镍基焊材焊接接头力学性能分布及匹配度的影响

依托数字图像相关技术在表征焊接接头局部力学性能方面的优势,对比研究了原始态、回火态和固溶时效态15CrMoR母材与镍基焊材组成的焊接接头的力学参数、硬度和显微组织。回火处理使焊接熔合区的枝晶组织转变为分散的回火索氏体,提高了力学性能的均匀性,改善了母材区与焊接熔合区力学性能的匹配程度。固溶时效处理促使焊接熔合区的枝晶组织转变为均匀的柱状枝晶组织,同时母材区的珠光体消失、晶粒粗化,导致强度下降,引起焊接熔合区与母材区的不匹配度增大。因此,合适的热处理要求平衡母材区和焊缝区对组织的需要,以获得具有优良综合力学性能的焊接接头。     

激光熔化沉积修复GH4169合金的组织与拉伸性能

通过激光熔化同步输送的GH4169合金粉末,在锻态GH4169合金基板上沉积出薄壁试样,分析了GH4169合金的微观组织、相组成,测试了拉伸性能。结果表明,所制备试样的沉积层和界面组织致密、无缺陷;激光沉积态组织为沿沉积高度方向生长的柱状枝晶组织,沉积态组织经过直接时效(DA)或固溶+时效(STA)处理后,枝晶间Laves相含量基本没有变化,经过均匀化+固溶+时效(HSTA)处理后,组织向等轴晶转变,Laves相含量减少;试样经过STA处理后,抗拉强度最高,达到锻态的84.5%,断后伸长率为锻态的96.7%,原始沉积态试样断后伸长率最高,高于锻态101.7%。     

A6061铝合金与Q235钢电阻点焊接头组织与性能

采用热补偿电阻点焊方法对A6061铝合金与Q235低碳钢进行焊接,探讨了焊接电流、电极压力对接头熔核尺寸和抗剪力的影响,观察分析了熔核界面区反应物形貌及分布等微观组织结构特征。试验结果表明,A6061铝合金与Q235低碳钢采用热补偿电阻点焊方法能在较低的焊接电流条件下获得具有较大熔核与较高抗剪力的点焊接头;接头熔核直径及抗剪力随焊接电流、电极压力的增大而增大;无飞溅条件下接头最大抗剪力为4.25 kN,对应的焊接电流为17.5 kA;接头界面处生成了主要由Fe2Al5和FeAl3构成的金属间化合物层。     

焊后热处理对6061铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

采用搅拌摩擦焊对2 mm厚6061-T6铝合金板材进行连接,研究焊后时效、固溶处理、固溶时效工艺对接头的显微组织及力学性能的影响。结果表明:焊后接头焊核区发生了动态再结晶,形成了细小的等轴晶;热机影响区晶粒发生明显的塑性变形而呈拉长形状。焊态及焊后时效处理的接头硬度分布大致相同,焊缝中心两侧约12 mm范围内的硬度明显低于母材。经过固溶及固溶时效后,接头焊核区硬度显著升高,焊态接头软化现象基本消除。经焊后固溶时效后,β″-Mg_2Si强化相析出,接头的抗拉强度、伸长率显著增大,拉伸断口存在大量细小的韧窝,呈韧性断裂状态。