铜铝异种金属激光焊接头组织特征及力学性能

铜铝异种金属薄板的激光焊加热和冷却速度快,焊缝区温度梯度和成分浓度梯度大,接头微观组织具有特殊性.通过激光焊接试验、拉伸测试、焊缝横截面及断口SEM和DES分析,研究了铜铝薄板的激光搭接焊接头组织分布特征及其对性能的影响.结果表明,在高温度梯度和浓度梯度下焊缝区形成了组织形貌不同的区域,分别是平行排列的板条状过共晶组织区、板条状过共晶组织与共晶组织混合区(简称混合区)、片层状的共晶区以及枝晶状的亚共晶区.拉伸剪切断裂在混合区.随着焊接速度的增加,混合区的宽度变窄,混合区的过共晶组织由等轴状向板条状转变,试件承受的最大剪切力随之增大.     

中温回火对异种高强钢薄板激光拼焊接头组织性能的影响

本文利用激光焊工艺对B340L-B1500HS异种高强度钢进行了不等厚薄板焊接,研究了中温回火对接头组织性能的影响。试验结果表明,B340LA一侧的热影响区经过回火处理后,板条状马氏体组织消失并转变为铁素体组织：B1500HS％热影响经回火处理后原有粗大组织得到细化,转变为更加细小的铁素体组织。回火后焊缝中马氏体组织转变为回火托氏体组织,而针状马氏体和魏氏体组织消失,接头的硬度显著下降,焊缝附近硬度过渡更加平缓,有利于焊缝韧性的提高。     

中间层Zn对Mg-Al异种金属焊接的影响

对镁铝异种金属进行扩散焊接,分别研究了直接焊接和加Zn中间层焊接。通过SEM、EDS、XRD和万能试验机对焊接接头进行结构和性能表征。结果表明,Mg-Al直接焊接时主要生成了Al3Mg2和Al12Mg17金属间化合物相,接头剪切强度随保温时间增加先增加后减小,焊接温度440℃、保温时间100 min时,Mg-Al焊接接头剪切强度达到26.1 MPa。Mg-Zn-Al焊接接头避免了Mg-Al系金属间化合物的生成,界面主要由Mg-Zn共晶层、MgZn化合物层和Al-Zn固溶层组成,接头剪切强度达到38.5 MPa。     

X80/X100异种钢激光-MIG复合焊接头显微组织和性能

采用激光-MIG复合焊对X80管线钢和X100管线钢进行焊接,研究了激光功率对复合焊接头的焊缝形貌、显微组织、硬度、强度和韧性的影响规律.结果表明,激光功率从2.0 k W增大至3.5 k W时,盖面焊缝熔宽和熔深增加,激光区熔深明显增加;激光区焊缝中AF含量增加、LB含量减少,X100侧粗晶热影响区和细晶热影响区中条状贝氏体含量减少,X80侧粗晶热影响区和细晶热影响区中准多边形铁素体含量增加.复合焊接头硬度分布并不对称,最高硬度出现在X100侧熔合区部位.复合焊接头的抗拉强度基本不随激光功率变化,拉伸试样断裂位置均为X80侧母材.随着激光功率增大,焊接接头最高硬度和韧性均下降.     

激光近成形金属零件过程中涂覆层的组织及性能

利用激光近成形技术，在1Cr18Ni9Ti不锈钢基体上采用镍基合金和钴基合金粉末进行单道涂覆烧结试验，获得具有快速凝固组织特征的激光涂覆层，并分析了影响涂覆层组织和质量的激光参数和工艺参数。     

激光焊接异种钢组织及显微硬度分析

采用激光摆动焊接方法焊接异种钢,利用JMATPro软件计算了母材3Cr13,VG10的平衡相图,通过XRD,SEM,EPMA等技术分别对焊缝、熔合区、热影响区的相组成和显微组织进行了分析,测定了焊接接头的显微硬度分布. 试验结果表明,焊缝主要为α相和碳化物M₇C₃;从熔合线到焊缝中心,组织由平面晶逐渐变为胞状晶、胞状树枝晶、树枝状晶、柱状晶、等轴晶. 焊缝组织存在显微偏析,其中C,Cr元素在晶界富集,Fe元素在晶内富集,同时在晶界处有条棒状的M₇C₃析出. 熔合线附近的母材处有C迁移现象,其中3Cr13侧母材处有类针状马氏体组织产生,VG10侧熔合区存在非对流混合区,在该位置有块状、岛状组织嵌入母材,且在该组织上有片层状的碳化物生成. 熔合线两侧的母材硬度值最大,焊缝区硬度变化较小,热影响区硬度随着远离焊缝中心距离的增加而逐渐减少.     

GH3128合金激光焊接头组织与性能

采用激光焊方法对3 mm厚GH3128合金进行对接焊,研究焊接工艺参数对焊缝成形的影响,同时与非熔化极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding,TIG焊)进行显微组织及力学性能的对比分析. 结果表明,在激光功率4 kW、焊接速度1.5 m/min和离焦量 + 3 mm的焊接工艺参数下可以获得成形良好的焊缝. 激光焊与TIG焊焊缝区组织均由奥氏体γ' + 脆性碳化物组成. 与TIG焊相比,激光焊焊缝区的组织晶粒细小,且分布于枝晶间和晶界处的碳化物尺寸较小,激光焊接头室温抗拉强度低12%,高温抗拉强度相近,室温轴向低周疲劳应力循环次数高4.5倍. 与TIG焊相比,激光焊接头室温抗拉强度低和低周疲劳性能高,主要是受焊接过程元素烧损和碳化物尺寸的影响.     

铝合金激光-MIG双面焊接接头组织和性能研究

针对16mm厚1561铝合金(俄罗斯牌号),采用不开坡口无间隙的双面激光-MIG复合焊接工艺,并研究焊接接头的拉伸性能、显微硬度和微观组织。结果表明,采用较大的激光功率使双面焊道交叉面积增大,有利于减少焊道根部缺陷,提高拉伸性能;接头中存在着基体相α-Al和第二相Fe(Mn Al)6,第二相经焊接热循环重熔后弥散分布,其中单独激光作用区弥散度最高;焊缝硬度在激光单独作用区相对于母材升高,而在激光-电弧复合作用区相对于母材降低,这与焊缝显微组织中的第二相数量和形态密切相关。     

异种耐候钢塞焊接头组织与疲劳性能研究

通过显微组织分析、硬度试验和脉动拉伸疲劳试验,研究Q310NQL2与Q345NQR2耐候钢塞焊接头的组织和性能。结果表明:采用ER50-G碳钢焊丝焊接时,塞焊接头熔核区组织为珠光体+铁素体,过热现象导致出现魏氏组织,热影响区珠光体片层粗大;熔核区硬度最高,热影响区硬度有所下降,但软化现象不明显。脉动拉伸疲劳试样断口位于薄板侧熔核区根部,疲劳断裂的主要原因是此处的脆性组织和应力集中。     

超塑成形TC4薄板激光焊接头组织及性能研究

对1mm厚Ti6A14V钛合金薄板进行了激光焊接工艺试验,研究结果表明：激光焊配合修饰焊工艺获得成形均匀和质量良好的接头,且焊缝内部无气孔、裂纹等缺陷。接头焊缝区组织以针状α′马氏体相为主,热影响区组织分为粗晶区和细晶区,粗晶区包含较多的针状马氏体,细晶区则为板条状α相＋少量针状马氏体;接头硬度由母材区到焊缝区呈逐渐增高趋势,焊缝区显微硬度最高,为371HV。薄板TC4钛合金激光焊接头拉伸强度与基材相当,断后伸长率略低于母材,接头横弯弯曲角度略低于母材,弯曲断裂于母材侧。     

异种金属CO2气体保护焊接头的组织与性能研究

研究了采用CO2气体保护焊方法焊接异种金属紫铜-低碳钢、紫铜-不锈钢、低碳钢-不锈钢的可行性,并利用扫描电镜、光学金相显微镜、X射线衍射仪、拉伸试验机等分析测试手段,对获得接头的显微组织结构、化学成分、断口特征、力学性能等进行了系统分析研究.结果表明,在试验条件下,获得接头焊缝表面成形良好,界面连接处未发现有微裂纹、夹渣和未熔合等焊接缺陷,接头力学性能可满足实际使用要求.     

低合金高强钢激光穿透焊接头性能研究

研究了不同工艺参数下低合金高强钢激光穿透焊T型接头的宏观形貌、微观组织、显微硬度和扭转性能。结果表明:在一定的激光功率下,控制焊接热输入使其略高于深熔焊阈值2.4kJ/cm,可获得适宜的熔深和结合区宽度。焊缝组织为方向性明显的低碳板条马氏体,垂直熔合线向焊缝中心生长,硬度约为320HV。热影响区宽度约为1mm,组织细小,存在较多的粒状贝氏体。结合区宽度越宽,T型接头所能承受扭矩越大。     

Ti2AlNb金属间化合物惯性摩擦焊接头组织及性能分析

采用惯性摩擦焊接工艺对Ti₂AlNb金属间化合物进行了焊接试验研究,利用SEM观察了焊态及焊后热处理接头各区域显微组织,并分析了接头显微硬度变化趋势. 结果表明,Ti₂AlNb金属间化合物试验母材为α₂+B2+O三相组织,α₂相呈断续网状和块状分布于原B2相晶界,O相呈片状分布在B2相基体上;摩擦焊接头分区明显,WZ为单一B2相等轴晶粒,晶粒均匀细小,热力影响区(TMAZ)近焊缝区为B2+α₂相组织,α₂相沿摩擦方向呈定向分布,远焊缝区与热力影响区(HAZ)相近为B2+O+α₂三相组织;焊后热处理接头WZ为板条状B2+O双相组织,并伴有疑似孪晶出现,TMAZ为B2+O+α₂三相组织,近焊缝区原黑色条纹区B2相转变成了块状O相,其余B2相转变成B2+O相板条束,HAZ组织与母材相近,但具有厚度更细小的O+B2相板条;焊态及焊后热处理接头焊缝区显微硬度最高,随着向母材区过度,显微硬度逐渐降低.     

镁合金电子束焊接头性能及微观组织分析

采用电子束焊接MB2镁合金,研究了焊接参数对镁合金焊缝深宽比的影响规律,分析了镁合金焊接接头的力学性能及微观组织.结果发现,焦点位置和扫描图形对焊缝深宽比有很大的影响;利用圆形扫描图形、2000Hz扫描频率、电子束散焦焊接镁合金可以得到性能优良、无裂纹、气孔等焊接缺陷的优质接头,焊缝内部组织为均匀细小的等轴晶,接头抗拉强度达到235MPa,为母材强度的92％.     

热输入对7A52铝合金光纤激光焊接头组织及性能的影响

采用IPG公司生产的YLS-6000光纤激光器,对6 mm厚热轧态7A52铝合金进行焊接,研究不同焊接参数对接头组织及性能的影响。结果表明,焊缝中心为均匀分布的“雪花”状等轴晶,组织为α-Al+T(Mg3Zn3Al2),与母材相同,晶粒大小随热输入的增加而长大;随热输入增加,Mg,Zn元素的烧损逐渐加重;相同热输入下,高功率、高焊速能够降低Mg,Zn元素的烧损;母材硬度最高约为110 HV左右,焊缝中心硬度最低,硬度从焊缝中心向两侧母材呈“U”型分布;适当增大焊接热输入,接头的冲击吸收能量和抗拉强度均有所提高;在相同热输入情况下,高功率、高焊速的接头冲击性能降低,抗拉强度有所提高,最大抗拉强度为341 MPa,约为母材的69.8%,7A52铝合金光纤激光焊接头拉伸断口形貌呈韧-脆混合断裂。     

6061铝合金厚板搅拌摩擦焊接头组织与耐蚀性

采用搅拌摩擦焊对30 mm厚的6061铝合金进行了双面对接焊,分别采用金相显微镜、显微硬度仪和电化学工作站对焊接接头的组织、硬度和耐蚀性能进行观察、测量和研究。金相观察显示,双面搅拌摩擦焊焊缝前进侧与母材有明显的分界,后退侧分界模糊;焊核区呈均匀细小的等轴晶。硬度测试表明,搅拌摩擦焊接接头硬度呈“W”形特征分布,硬度最低值出现在前进侧热影响区。腐蚀试验表明,双面焊焊核重叠区腐蚀电流(2.396 3×10-5A/cm2)较大,一旦开始腐蚀,腐蚀速度很快,耐腐蚀能力相对较差。     

YAG脉冲激光焊接AZ61镁合金薄板对接接头的组织与性能

采用YAG脉冲激光焊方法对AZ61镁合金薄板进行焊接．利用光学显微镜、x射线能谱分析仪等手段分析焊接接头的宏观形貌、显微组织和化学成分,并对焊接接头的显微硬度和拉伸强度进行了测试．结果表明,焊缝正面有轻微塌陷,反面成形良好．焊缝表面圆滑、连续、鱼鳞纹细密均匀,接头成形良好．母材为粗大的等轴晶,焊缝区的晶粒比母材细小．焊缝区的显微硬度比母材区域明显提高,焊接接头的抗拉强度与母材相当,约为250MPa,焊接接头具有良好的力学性能;焊缝表面由于Mg元素的大量蒸发使铝的含量升高,而焊缝表面zn元素含量很低．     

时效对7A52铝合金激光焊接头组织性能的影响

通过硬度试验、拉伸试验、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和EDS分析等手段,研究了6 mm厚7A52铝合金光纤激光焊接头时效前后的组织及性能. 结果表明,7A52铝合金光纤激光焊接头的焊缝中心为粗大的等轴晶,热影响区相变再结晶区域存在着细小的等轴晶,热影响区的晶粒相对母材发生明显的长大,焊缝合金强化相主要是T′(Al2Mg3Zn3),焊态接头的抗拉强度为304.6 MPa;当时效工艺为一级时效温度120 ℃、一级时效时间12 h、二级时效温度160 ℃、二级时效时间14 h时,焊接接头能够获得相对更好地显微硬度分布,经此时效工艺处理后的焊接接头抗拉强度为326.2 MPa.     

硅铝壳体激光焊接头组织及性能研究

高硅铝合金因低密度、低膨胀、高导热等优点成为T/R组件壳体的理想材料,但因组织内分布着大量的脆性硅相而焊接性差,易产生裂纹,影响壳体气密性。选取w(Si)50%的硅铝合金作为壳体材料和w(Si)27%的硅铝合金作为盖板材料进行激光焊试验,优化了激光焊工艺参数,研究了接头的组织性能,分析了不同制备方法获取的硅铝合金焊接过程中裂纹缺陷的倾向性。结果表明,焊缝热影响区是焊缝的薄弱环节,易产生气孔和裂纹,优化的焊接工艺参数可获得满足GJB 548B—2005气密性要求的焊缝。     

异种钢LMHW与MIG焊接头力学性能对比分析

激光-MIG复合焊（LMHW）由于结合了激光和电弧两个独立热源各自的优点,极大程度地避免了二者的缺点,因此成为在汽车、船舶、石油化工等领域具有极大应用前景的新型焊接方法. 以25CrMo4和33MnCrB5-2异种钢试样为研究对象,对比研究了LMHW和MIG焊的焊接接头金相组织差别与硬度分布差异. 结果表明,LMHW焊缝成形均匀饱满,焊接成形效果好于MIG焊接. LMHW接头焊缝中心的组织比MIG焊的组织更细,整体硬度比MIG焊接头整体硬度高,接头的质量较MIG焊的接头质量好. LMHW的接头整体硬度高出MIG焊接头的整体硬度30%.