6N01铝合金MIG焊接头疲劳裂纹扩展性能研究

研究了6N01铝合金MIG焊接头不同区域的疲劳裂纹扩展速率,对接头的宏观形貌、显微组织、显微硬度和疲劳断口进行了分析。结果表明,焊缝区为等轴树枝晶,接头热影响区主要由淬火区和过时效软化区组成。疲劳裂纹在焊缝中的扩展速率最高;热影响区内,应力值范围较低时,疲劳裂纹扩展速率低于母材,随着应力值范围的增加,其扩展速率高于母材。疲劳断口分析表明,裂纹在焊缝中以不规则和粗糙的脆性疲劳条纹形式扩展,而在热影响区则以塑性的疲劳条纹扩展,扩展抗力较高。     

典型高速列车用6N01铝合金焊接接头的微观组织及疲劳性能EI北大核心CSCD

针对典型高速列车车体用6N01铝合金,对十字角接接头的显微组织和疲劳性能进行研究。结果表明:十字角接接头的焊缝组织为等轴状铸态组织;在热影响区,与淬火区晶粒尺寸相比,过时效区晶粒尺寸增大,同时析出大量Mg2Si相。显微硬度试验结果表明,十字角接接头的焊缝显微硬度最低,平均值为94.2 HV;热影响区的显微硬度平均值为111.6 HV,但在距离热影响区中心0.25 mm左右的区域,显微硬度下降至108.5 HV,形成软化区。室温环境下,获得应力比为0.5和-1的疲劳S-N曲线,与母材相比,十字角接接头的室温疲劳强度分别降低了75.1%和64.4%。应力集中程度较高的焊趾导致疲劳裂纹易于萌生,同时接头处强化相聚集长大,导致焊缝强度降低,合金疲劳极限降低。     

5052铝合金激光焊接接头组织和性能研究

采用扫描电镜、显微硬度和抗拉强度等测试方法,研究了5052铝合金激光焊接接头组织和性能。研究结果表明,铝合金激光焊接接头热影响区主要为树枝晶,晶粒较为粗大;焊缝区主要为等轴晶,晶粒较母材和热影响区细小。铝合金激光焊接接头显微硬度焊缝区最高,热影响区最低。随着激光功率的增加,铝合金激光焊接接头抗拉强度先增加后降低,激光功率3.0 k W时达到最大值204.5 MPa,拉伸断口为典型的韧窝断口形貌。     

A6N01铝合金焊接接头的微观组织与力学性能

对高速列车车体用新型A6N01铝合金进行MIG焊接,使用光学金相(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、显微硬度计和拉伸试验机对焊接接头的显微组织与力学性能进行观察与分析。结果表明:焊缝金属为等轴晶状的铸态组织,焊缝边缘的熔合区形成柱状晶组织。在热影响区(HAZ),过时效区的晶粒比淬火区的更为粗大,形成HAZ软化区。A6N01铝合金母材析出短棒状β′(Mg2Si)过渡强化相。HAZ析出粗大的短棒状稳定强化相β(Mg2Si)。焊缝显微硬度最低,约为65 HV。焊接接头的抗拉强度为270 MPa,断后伸长率为6.0%。     

6005A铝合金双丝MIG焊接接头组织与性能研究

采用自动双丝MIG焊机对6005A铝合金空心型材进行搭接焊,并利用金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度仪及能谱对焊接接头的组织与性能进行了分析.结果表明:焊缝区呈网状枝晶组织,热影响区晶粒组织细小,焊接接头的主要强化相是Mg2Si和Al3Mg2等化合物,但是含量较少.热影响区中有软化区的存在,焊缝的平均硬度略低于母材.     

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。     

A7N01铝合金焊接接头组织对疲劳断裂的影响

研究了A7N01铝合金TIG焊接头组织对疲劳断裂的影响。使用光学显微镜对A7N01焊接接头的微观金相进行观察,使用疲劳试验机测试焊缝区、热影响区和母材区的抗疲劳性能,运用扫描电镜对疲劳断口的疲劳源区形貌、疲劳扩展区形貌进行观察。结果表明:焊缝区由α(Al)基体、粗大一次相和细小弥散第二相组成,呈现为铸造组织;热影响区由α(Al)基体和未完全固溶的一次相组成,热影响区接近焊缝一侧为等轴晶粒,远离焊缝一侧为粗大的变形晶粒;母材区由α(Al)基体、粗大一次相、细小弥散的第二相和平行轧制方向分布的夹杂物组成,呈现为由变形晶粒构成的轧制态组织。在相同疲劳条件下,母材区寿命最长,热影响区次之,焊缝区最短。疲劳源区SEM观察结果表明,焊缝区的焊接气孔、焊缝夹杂、结晶裂纹等缺陷为疲劳断口的主要疲劳源;焊缝区、热影响区和母材区微观组织的不同导致各区疲劳扩展阶段的微观形貌存在很大差异。     

A7N01铝合金退火处理后焊接接头疲劳裂纹扩展特性

针对高速列车底架结构采用A7N01铝合金的焊接接头进行了疲劳裂纹扩展速率试验,利用扫描电镜以及光学显微镜方法,研究了母材、热影响区及焊缝微观组织的演化,晶粒中弥散强化相、粗大强化相、粗大析出相以及杂质相等第二相粒子对疲劳裂纹扩展抗力的影响,进而研究A7N01铝合金焊接接头不同区域的疲劳裂纹扩展机制,为轨道车辆的安全可靠性评估提供基础性数据。     

6082-T6/6005A-T6异种铝合金MIG焊接头的组织与性能

对两种不同截面厚度的6082和6005A铝合金进行MIG焊接,借助显微硬度测试、拉伸性能测试、高频疲劳性能测试、OM、SEM、TEM等手段,对接头力学性能和微观组织进行研究。结果表明,焊缝中心为粗大的等轴晶,显微硬度较低;6082和6005A铝合金的热影响区均存在软化区,6005A铝合金侧热影响区的软化区是整个接头硬度最低的部位。焊接接头的抗拉强度和伸长率分别为201 N/mm~2和8.2%,断裂位置均在最薄弱的焊缝区和6005A铝合金侧软化区。设定应力比R=0,测试了接头的疲劳寿命,接头疲劳极限为101.27 N/mm~2。对疲劳断口观察分析,焊缝中的气孔易形成疲劳源,促进疲劳裂纹的萌生和扩展。     

6005铝合金CMT焊接接头微观组织与力学性能研究

对6005铝合金采用CMT (cold metal transfer)技术进行机器人焊接,采用SEM观察焊接接头组织,采用维氏硬度计和Zwick拉伸试验机分析焊接接头的硬度和拉伸性能。结果表明:母材显微组织为α(Al)固溶体和Al FeSi相。熔合区组织为平面晶,焊缝区存在偏析现象和α(Al)-Mg2Si共晶体,并且Al FeSi相在焊缝区发生回溶。焊接接头硬度比母材低,焊缝区最大硬度为83 HV。热影响区存在长度约为3.5 mm的软化区,软化区最低硬度为63.6 HV,主要是因为该区域的组织发生了过时效。去除余高试样的抗拉强度为206 MPa,伸长率为7.4%,未去除余高试样的抗拉强度为210 MPa,伸长率为6.6%。拉伸断口韧窝底部脱溶析出Mg2Si相,断口为明显的塑性断裂特征,并且拉伸断裂发生在软化区。     

细晶粒钛合金粗晶区组织及接头力学性能分析

针对TIG焊接过程,研究了显微组织为层片状结构的细晶粒Ti-6Al-4V合金热影响区粗晶区组织转变规律,分析了热输入对粗晶区晶粒生长和接头力学性能的影响.粗晶区晶粒尺寸的测量结果显示,经历焊接热循环后,晶粒具有严重的长大倾向.焊接过程中,粗晶区发生了马氏体相变,形成α′马氏体组织.随着热输入的增加,粗晶区组织将由尺寸较小,且相互交错的α′丛,持续生长成贯穿整个晶粒的粗大α′束.硬度测量结果表明,热影响区中存在一个软化区间,该区间宽度随焊接热输入增加而增大.细晶粒Ti-6Al-4V合金焊接接头抗拉强度随热输入增加而减小.较大热输入下,断口位于粗晶区内,拉伸断口呈准解理断裂特征.     

液压缸焊接接头开裂原因分析

通过化学成分分析、显微组织观察、硬度测试和断口宏-微观观察等方法,分析了液压缸27Si MnQ345异种钢焊接接头裂纹的性质及其成因。结果表明,裂纹起源于靠近熔合线的热影响粗晶粒区,该处组织为粗大板条马氏体和针状马氏体混合物。由于采用П型焊缝结构,致使焊缝转折位置焊后存在较大残余应力,裂纹源区域存在大量微裂纹和空洞等显微缺陷,以及粗大马氏体组织使得接头塑性降低,造成晶界微裂纹扩展,降低晶界结合强度,导致该接头在服役过程中产生沿晶断裂。     

X70大变形钢焊接接头热影响区软化及其影响研究

通过电子拉伸、硬度测试以及金相组织分析,对X70大变形管线钢焊接接头的力学性能及显微组织进行了深入研究。结果表明,X70焊接接头均断裂于焊缝附近(近缝区);X70焊接接头热影响区粗晶区存在明显的软化,焊接接头上表面硬度损失大于下表面,最大硬度损失达28 HV0.2,但下表面软化区宽度大于上表面。X70焊接接头热影响区粗晶区大量粗大的粒状贝氏体和准多边形铁素体的存在是导致焊接接头热影响区软化并断裂于焊缝附近(近缝区)的主要内因。     

TA15钛合金脉冲TIG焊接头微观组织和力学性能分析

研究了TA15钛合金脉冲TIG焊焊接接头的微观组织和力学性能。试验结果表明,该合金脉冲TIG焊焊缝为细小均匀的、长条块状α相和细针状β转变组织,热影响区为等轴状的β晶粒,母材为细小层片状魏氏组织。焊接接头抗拉强度平均值约为900 MPa,数值略低于母材的;二次电子断口观察结果表明,焊接接头具备一定的韧性特征;焊缝区的平均硬度为HV226,熔合区的硬度数值具有很大的梯度,热影响区平均硬度值为HV392,在母材硬度值趋于稳定,硬度平均值约为HV403。     

因瓦合金4J36等离子焊接工艺及接头性能

试验采用等离子弧焊设备对4J36因瓦合金板材进行焊接工艺试验,借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和洛氏硬度计等手段分析接头的微观组织和力学性能.结果表明,合理的等离子工艺参数下焊接接头成形良好,抗拉强度可达到母材的93.6%;接头基体为γ相,同时存在γ'(Ni₃(Al,Ti))强化相;母材为细小的等轴晶,焊缝处呈树枝状结晶且晶粒粗大,热影响区靠近熔池部分的晶粒过热长大,靠近母材部分为均匀细小的等轴晶;焊接接头拉伸断口表现为韧性断裂,硬度最低值出现在热影响区.     

DP980双相钢CMT焊接接头组织及性能

基于冷金属过渡(CMT)焊接技术,对1.2 mm厚DP980双相钢进行焊接试验。研究3～6 m/min送丝速度和350～600 mm/min焊接速度工艺参数对焊接接头显微组织与力学性能的影响。结果表明,CMT搭接焊工艺可制备无明显缺陷、成形性良好的DP980双相钢焊件;焊接接头热影响区分为完全相变粗晶区、完全相变细晶区及不完全相变软化区3个部分,主要由马氏体、铁素体和少量贝氏体组成;随着送丝速度的增大,粗晶区晶粒尺寸由13.89μm增大至25.17μm;随焊接速度的增大,粗晶区晶粒尺寸由26.86μm减小至16.11μm;完全相变细晶区平均显微硬度可达400 HV,而软化区硬度则降低至260 HV;在3 m/min送丝速度和500 mm/min焊接速度条件下,焊件拉伸性能最佳,抗拉强度可达967 MPa;由于软化区铁素体富集,断口产生于软化区,断裂方式为韧性断裂。     

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。     

A5083P-O铝合金MIG焊接接头组织及疲劳性能研究

A5083铝合金为Al-Mg系防锈型铝合金,不可热处理强化,塑性较好,但强度较低,其耐蚀性和焊接性良好,退火状态时切削加工性较差。研究4 mm厚度A5083P-O MIG焊接接头的组织、硬度及其疲劳强度,发现接头的焊缝组织主要是以细小的枝晶为主,熔合线靠母材侧为垂直于熔合线的细长柱状晶粒。焊接接头各区域硬度值为70~80 HV,热影响区的软化现象不明显。接头的条件疲劳强度能够达到95 MPa。     

超声振动对6061铝合金焊接热裂纹影响

为解决硬铝合金焊接接头软化严重的问题,选用7075铝合金作为填充材料对6061铝合金进行高组配焊接.焊接接头硬度确有提升,但在焊接过程中产生了热裂纹.文中设计了一个超声辅助平台将超声振动引入到传统的钨极氩弧焊中,在确保焊接接头硬度的条件下解决焊接热裂纹的问题.结果表明,超声功率较低时热裂纹消失,但超声功率达到480 W时,热裂纹再次产生.随着超声功率的增加,焊接接头的晶粒尺寸和形状发生了变化,熔合区的柱状晶被打碎,转变为较为细小的等轴晶,焊缝中心的等轴晶也发生了细化,在功率640 W时焊缝中心的平均晶粒尺寸最小.焊接接头中的析出相数量也随着超声功率的增大逐渐增多,分布逐渐均匀,对焊接热裂纹造成影响,因此存在一个超声功率的范围,能够同时解决焊接接头软化和焊接热裂纹的问题.     

焊接热输入对TC4钛合金TIG焊接头组织和性能的影响

观察不同焊接热输入条件下TC4钛合金TIG焊接头的微观组织特征,分析接头力学性能、显微硬度及断口形貌。结果表明,焊缝主要为针状α'马氏体组成的网篮组织,未发现其他生成相。热影响区主要为α+β+α',且越靠近焊缝的热影响区晶粒越粗大,晶内马氏体越多、越密集。针状α'相尺寸随焊接热输入的增大而增大,马氏体取向亦更加混乱。接头抗拉强度随焊接热输入的增大而增大,在1 144 J/mm时达到912 MPa。不同焊接热输入下的接头硬度值随距焊缝中心距离的增大先降低后升高,并在距焊缝中心3~5 mm的粗晶区存在一软化区。随着焊接热输入的增大,接头平均硬度值增大,且软化区向母材方向偏移。TC4钛合金TIG焊接头的断裂方式属于脆性断裂。