高速列车用高强A7N01铝合金焊接接头的疲劳性能（英文）

用IBTC-2000型疲劳机对高速列车用A7N01(Al-5Zn-2Mg)铝合金MIG焊焊接接头、热影响区和母材试样进行疲劳试验,用扫描电子显微镜(SEM)观察疲劳断口以及疲劳表面损伤形貌。结果表明,应力高于0.5σ_b时,焊缝部位会产生棘轮应变,发生了明显的塑性变形,表面有明显滑移带,会降低焊接接头试样的疲劳寿命。焊缝部位发生的塑性变形主要集中发生在疲劳过程的第1循环和最后的失效阶段。当应力低于0.5σ_b时,断口位于热影响区。焊缝和熔合区断口为延性断口,热影响区和母材试样断口为准解理断口。母材的疲劳寿命远远高于热影响区试样的疲劳寿命。     

TC4-DT钛合金电子束焊接接头的疲劳断口研究

采用单边缺口试样,用扫描电镜观察了TC4-DT钛合金母材及电子束焊接接头焊缝区与热影响区的疲劳断口,分别分析了疲劳裂纹起裂源、扩展区及瞬断区的断口形貌特征.结果表明,疲劳裂纹均起裂于试样缺口根部,并由试样的一侧扩展到另一侧,裂纹扩展初期均沿一定的结晶面扩展,属于脆性穿晶断裂;母材和热影响区的瞬断部位均有明显的韧窝出现,属于塑性沿晶断裂,而焊缝区断口上韧窝不明显;热影响区疲劳断口有疲劳条带出现,但在母材和焊缝区断口上很难看见.     

补焊长度对304不锈钢残余应力的影响

利用X射线衍射法对不同补焊长度的304不锈钢补焊试样进行残余应力测试。使用FORTRAN语言编写双椭球移动热源子程序DFLUX,使用ABAQUS软件调用该子程序进行304不锈钢补焊试样的残余应力模拟计算。结果表明,计算结果和测试结果具有一致性。热影响区和焊缝处均存在较大的拉伸横向残余应力且呈"M"型分布,紧邻补焊起止点区域存在很大的横向应力梯度。纵向残余应力在热影响区和焊缝处分布较为均匀,在热影响区边缘处存在很大的纵向应力梯度。补焊长度对横向残余应力影响较大,随着补焊长度的增加,焊缝和热影响区的横向残余应力显著降低;补焊长度对纵向残余应力的影响相对较小。     

补焊长度对P92补焊残余应力的影响

基于有限元模拟软件SYSWELD,通过建立P92钢板补焊过程的三维有限元模型,计算了补焊过程的温度场及应力场分布,讨论分析了不同补焊长度对残余应力分布的影响. 结果表明,无论是横向还是纵向残余应力,较大的拉应力水平都出现在焊缝和热影响区附近,同时在母材处应力值逐渐降低. 随着补焊长度的增加,横向残余应力在结构表面中心,热影响区和焊缝位置均存在下降趋势. 对于纵向残余应力来说,随着补焊长度的增加,应力值在焊缝位置呈下降趋势,而结构表面中心和热影响区变化较小.     

三次补焊对超高强钢接头组织及性能的影响

研究了30CrMnSiNi2A钢经过三次补焊热循环后的组织和力学性能。结果表明:该钢经过三次补焊后,焊缝区为针状马氏体和残余奥氏体组织,热影响区由完全淬火过热区和完全淬火细晶区组成,完全淬火过热区主要由粗大的马氏体和少量的贝氏体组成,完全淬火细晶区由细小均匀的针状马氏体和少量贝氏体;SEM断口形貌分析表明拉伸断口与冲击断口均表现为脆性断裂特征。三次补焊热循环使得析出M_2C相的焊缝微区硬度最高,热影响区硬度最低,显微硬度分布同微观组织具备良好的对应关系;三次补焊热循环的作用下,焊接接头抗拉强度没有明显下降,数值接近母材,但伸长率下降,冲击韧度也下降。     

试样尺寸对SA508-3钢焊接接头断裂韧度的影响

针对大型核容器SA508-3钢焊接接头断裂韧度进行了研究.结果表明,在大试样条件下,母材、焊缝金属及热影响区的断裂韧度存在差异,焊缝金属的断裂韧度优于热影响区,母材的断裂韧度最低.试样几何尺寸直接影响裂纹尖端的应力状态,小试样时裂纹尖端处于平面应力状态,母材、焊缝金属及热影响区全部呈韧窝断裂,表现出良好的塑性;大试样时裂纹尖端处于平面应变状态,母材断口特征转变为准解理与解理混合断裂,热影响区为典型的准解理断裂,焊缝为韧窝断裂.     

S420M钢板焊接时的断口分析及对CTOD值的影响

对50 mm S420M钢板模拟焊接,测量了0℃下母材、焊缝和热影响区的CTOD值,并对试样进行宏观断口和SEM断口分析。结果表明:焊缝断裂韧性比母材和热影响区的好;母材、焊缝、热影响区断裂方式为解理断裂,焊缝区断裂时表现出韧性好的特征;母材、焊缝、热影响区断口特征不同,CTOD值不同。     

2219铝合金FSW焊缝摩擦塞补焊接头性能分析

采用顶锻式摩擦塞补焊方法,对8 mm厚2219-T87铝合金FSW焊缝进行了摩擦塞补焊试验研究,深入探讨摩擦塞补焊接头的微观组织、常温和低温力学性能、硬度及断口形貌变化特征. 结果表明,摩擦塞补焊接头具有明显的组织不均匀性,主要由塞棒区、塞棒热力影响区、再结晶区、母材热力影响区、热影响区和母材区组成;母材热力影响区晶粒具有显著变形特征, 其硬度最低为85 HV,是整个接头的薄弱部分. 摩擦塞补焊接头的常温和低温抗拉强度均达到FSW接头的80%以上,断后伸长率达到70%以上,其断裂模式为韧性特征.     

大热输入焊接EH36船板钢接头力学性能

以EH36高强度船板钢为研究对象,通过拉伸和冲击分析试验手段,对EH36船板钢不同热输入埋弧焊接头进行了力学性能测试,同时采用扫描电镜对冲击试样断口形貌进行分析.结果表明,所有断裂均发生在拉伸试样的母材区,EH36船板钢在大焊接热输入条件下,焊缝和焊接热影响区的强度好于母材,并没有出现热影响区软化现象;随着焊接热输入增加焊缝的冲击韧性降低,从焊缝和熔合区断口形貌来看,断裂类型为韧性断裂和准解理断裂的混合断裂.随着远离熔合线距离的增加,冲击吸收功有增加的趋势,在距离熔合线4 mm处的冲击吸收功跟母材接近,说明该位置处韧性基本不受焊接热循环的影响.     

Hastelloy C-276薄板激光焊接接头疲劳性能EI北大核心CSCD

对0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板激光焊接接头进行疲劳试验,结合应力-寿命(S-N)曲线和疲劳断口形貌,研究母材及焊接接头的疲劳性能,分析母材和焊接接头的疲劳断裂机理。结果表明:0.5 mm Hastelloy C-276薄板焊接接头和母材的S-N曲线斜率基本相同,焊接接头疲劳性能和母材的基本相当;母材疲劳断口疲劳裂纹起源于试样侧表面,主要沿宽度方向扩展,随着应力的减小,疲劳源数目减少,疲劳裂纹扩展速率减小;焊接接头在母材和焊缝处随机断裂,焊接接头母材区断口形貌和母材断口形貌基本一致,而焊接接头焊缝区断口的疲劳裂纹起源于侧表面棱角处和焊缝表面,焊缝表面是主要疲劳源,裂纹主要沿厚度方向进行扩展,疲劳裂纹扩展区呈现出准解理断裂特征。     

Hastelloy C-276薄板激光焊接接头疲劳性能

对0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板激光焊接接头进行疲劳试验,结合应力-寿命(S-N)曲线和疲劳断口形貌,研究母材及焊接接头的疲劳性能,分析母材和焊接接头的疲劳断裂机理。结果表明:0.5 mm Hastelloy C-276薄板焊接接头和母材的S-N曲线斜率基本相同,焊接接头疲劳性能和母材的基本相当;母材疲劳断口疲劳裂纹起源于试样侧表面,主要沿宽度方向扩展,随着应力的减小,疲劳源数目减少,疲劳裂纹扩展速率减小;焊接接头在母材和焊缝处随机断裂,焊接接头母材区断口形貌和母材断口形貌基本一致,而焊接接头焊缝区断口的疲劳裂纹起源于侧表面棱角处和焊缝表面,焊缝表面是主要疲劳源,裂纹主要沿厚度方向进行扩展,疲劳裂纹扩展区呈现出准解理断裂特征。     

不锈钢光纤激光熔透焊接头微观结构对疲劳性能的影响分析

利用光纤激光器对不锈钢实施熔透焊试验,分析不锈钢光纤激光熔透焊接头微观结构对疲劳性能的影响。通过微观结构分析方法分析不锈钢光纤激光熔透焊接头微观结构对疲劳性能、硬度、拉伸强度的影响规律。试验结果表明：母材的疲劳寿命比焊接接头的高;在室温腐蚀试验下,循环次数越大焊接接头最大应力荷载下降越明显,腐蚀时间越长,对疲劳性能影响越大;室温疲劳试验中,同等循环次数下,光纤激光熔透焊接头疲劳强度随厚度增大而提高;在瞬断区显微组织对疲劳裂纹扩展断口形貌没有太大影响,母材比焊接接头在疲劳裂纹扩展时更容易出现疲劳条带;焊缝数量可提高焊接接头疲劳性能,在焊缝数量一样时,增加2倍焊缝长度,能够提高疲劳极限,但提升幅度不大;焊缝硬度高于母材的;焊接试样的拉伸测试指标均低于母材的拉伸测试指标。     

焊缝为镍基合金的管线钢焊接接头SSCC行为研究

研究了焊接材料为ARC625,焊缝为镍基合金的管线钢焊接接头的H2S应力腐蚀(SSCC)性能,与焊缝为普通碳钢的管线钢焊接接头的SSCC性能做了比较。SSCC试验结果表明,两种接头均出现了开裂现象,断口形貌为准解理断裂,进一步分析发现焊缝为镍基合金的接头组织较均匀,而焊缝为普通碳钢的接头开裂区域存在大量马氏体/奥氏体,碳化物呈连续状分布。与母材相比,硬度值在两种焊接接头的热影响区区域急剧增加,镍基合金焊缝硬度超过了管线钢硬度极限值,而热影响区硬度接近该值。极化曲线测试结果显示,焊缝为镍基合金的接头热影响区腐蚀电流密度及腐蚀速率均小于第2种接头的热影响区以及母材区域,焊缝为镍基合金焊接接头表现出了更加优异的电化学腐蚀性能。     

激光功率对超高强钢复合焊接头组织与韧性的影响

对6.4 mm厚低合金超高强度钢采用激光-MAG复合焊接,研究了不同激光功率下焊接接头组织、硬度、韧性及断口形貌。结果表明,近熔合线处有大量柱状晶生成,有的甚至可以生长到焊缝中心,焊缝中心等轴晶不明显,焊缝区组织主要以板条马氏体为主;随着激光功率的增加,热影响区由粗大的板条马氏体和片状的马氏体组成,并混有少量的奥氏体;热影响区硬度最高,焊缝次之,母材硬度最低,母材靠近热影响区处有软化现象;随着激光功率的增大焊缝区和热影响区的冲击韧性都呈现出先升高后降低的趋势,当激光功率为2.0 k W时,焊缝区和热影响区都有较高的冲击韧性,其中焊缝区以韧性断裂为主并有少量准解理断口形貌出现,热影响区断口中存在较多的韧窝。     

焊缝余高对铜镍合金管材腐蚀行为的影响

海水管道焊缝下游区是发生腐蚀的热点区域.为探究B30管道焊缝余高对与其下游区腐蚀行为的影响,利用原位电化学测试装置和自制循环海水冲刷装置,在3天、7天、15天、30天4个冲刷节点进行试验.测试了3种模拟焊缝余高(0 mm;0.5 mm;1.5 mm)在紧邻热影响区和下游30 mm处母材区的电化学阻抗谱,用扫描电镜观察了试样表面的腐蚀形貌,结合COMSOL软件建立了有限元仿真流态模型,探讨了余高对介质流态的影响.结果表明,在有焊缝情况下,热影响区和母材区阻抗值均小于无焊缝结构,焊缝结构会加速下游区的腐蚀,且余高越大,腐蚀倾向也越大;热影响区腐蚀速率均大于母材区;流态模型显示出在热影响区位置出现了涡流,涡流加速了热影响区的腐蚀.     

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。     

X80管线钢焊接接头SSCC研究及数值模拟

硫化氢应力腐蚀破裂(sulfide stress corrosion cracking,SSCC)是制约管线钢应用的主要因素.针对X80管线钢焊接接头进行恒位移硫化氢应力腐蚀试验研究,分别测得母材、焊缝和热影响区的应力强度因子门槛值KISCC和裂纹扩展速率da/dt.通过对X80管线钢焊接接头的金相显微组织、断口形貌观察以及硬度测试,分析了X80管线钢SSCC性能的影响因素.并对WOL试样进行了三维弹塑性有限元分析,得到裂纹尖端应力场分布和氢浓度的分布特征.结果表明,热影响区的KISCC最小,裂纹扩展速率最大,具有较差的抗应力腐蚀开裂的能力,其应力腐蚀试验结果与有限元数值分析相互验证.     

2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝顶锻式摩擦塞补焊接头性能分析

采用顶锻式摩擦塞补焊方法对10 mm厚2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝用2219铝合金塞棒进行了补焊,研究得出塞棒锥角大于塞孔锥角的配合方式能有效避免缺陷的产生。对塞补焊接头的微观组织、常温和低温力学性能、显微硬度和断口形貌进行了分析。结果表明,塞补焊接头分为塞棒区、焊核区、热力影响区、热影响区和母材区5部分,焊核为细小的等轴再结晶组织,热力影响区晶粒发生粗化长大和弯曲变形,热影响区组织晶粒结构与母材相似。塞补焊接头的低温抗拉强度和断后伸长率基本达到搅拌摩擦焊接头的性能。塞补焊接头显微硬度分析表明,焊核区硬度最高,最低硬度值出现在热力影响区。     

基于Incoloy800H钨极氩弧焊接头组织及其性能分析

在2 mm厚800H合金钨极氩弧焊试验的基础上,研究焊接接头的微观组织和析出相成分,并分析焊接接头的力学性能和抗晶间腐蚀性能,观察拉伸断口和晶间腐蚀试样的形貌。结果表明:焊缝组织为柱状晶和等轴晶,热影响区晶粒明显长大,焊接接头中有少量的TiN和富Cr相(Fe,Cr)_(23)C_6析出相存在;母材、热影响区和焊缝的HV硬度分别为1730、1526和1590 MPa;室温抗拉强度和延伸率分别为565.0 MPa、31.8%,均超过ASME标准关于800H合金规定值(450.0 MPa和30.0%),拉伸断裂为韧性断裂;焊接接头高温(650℃)抗拉强度和延伸率分别为394.5 MPa、15.5%,其断口是混合型断口;较接头组织,母材腐蚀更为严重,表面晶界开裂并伴有少量且尺寸较小的腐蚀坑,基体中TiN缺陷处易引起点蚀。     

pH值对CLAM钢扩散连接接头应力腐蚀行为的影响

通过慢应变速率拉伸试验方法,研究了在室温下不同pH值的3.5 mass%NaCl溶液对CLAM钢扩散连接接头应力腐蚀开裂行为的影响。通过光学显微镜对试样的母材和接头处的微观组织进行了观察,并利用扫描电镜对试样断口形貌进行观察与分析,判断试样在不同pH值的3.5 mass%NaCl溶液中的应力腐蚀敏感性大小。通过观察宏观断口发现:无论在酸性、碱性或中性溶液中,试样均在母材部分断裂,且均出现了不同程度的颈缩现象。SSRT结果以及断口形貌分析结果表明:在室温下,CLAM钢在酸性溶液中的应力腐蚀开裂敏感性较大,其应力腐蚀机理为氢致开裂型;在中性溶液中的应力腐蚀开裂敏感性居中,其应力腐蚀机理为阳极溶解和氢致开裂共同作用;在碱性溶液中的应力腐蚀开裂敏感性较小。