TA1纯钛TIG焊的接头组织与性能分析

采用TIG焊技术焊接TA1钛合金,对比了5组不同焊接参数下的焊缝成形和力学性能,对力学性能最优的试样进行了接头硬度、组织、成分、耐蚀性能的研究。实验结果表明:TA1薄板焊接在较窄的电流范围内能获得良好的成形与拉力性能,峰值电流38 A时拉力性能达到母材的78.9%;接头硬度由焊缝向母材降低,焊缝至母材晶粒由等轴α晶向锯齿状α晶转变;物相分析焊缝为α-Ti与少量TiFe相金属间化合物组成;因TiFe化合物较母材更易被侵蚀,造成其焊缝耐蚀性略低于母材。     

不同脉冲频率对A6N01铝合金焊接接头组织的影响

研究不同脉冲频率对A6N01铝合金焊接接头焊缝成形、微观组织的影响。结果表明,不同的脉冲频率对焊缝成形、缺陷无明显影响;不同脉冲频率焊接接头的焊缝微观组织均为典型树枝状晶组成的铸态组织,熔合区靠近焊缝一侧为柱状晶组织,靠近基体一侧为等轴晶组织,热影响区部分晶粒较母材晶粒粗大;母材为典型的再结晶组织。可以考虑选择不同的脉冲频率进行焊接。     

激光快速成形TA15钛合金氩弧焊接头组织及力学性能

对激光快速成形TA15钛合金与轧制TA15钛合金薄板进行了氩弧焊接试验,观察分析了焊接接头各区域组织特征,测试了焊接接头各区域的显微硬度以及室温拉伸性能.结果表明,激光快速成形件与轧制薄板氩弧焊焊缝凝固组织是具有粗大片状α+β组织特征外延定向生长的柱状晶.轧制件对焊接热影响敏感性强,热影响区晶粒发生严重长大现象,激光成形件靠近焊缝热影响区晶粒转变为等轴晶,距焊缝较远的热影响区仍保持柱状晶.激光成形件热影响区硬度最高,焊缝区及轧制件热影响区的硬度最低.焊接接头抗拉强度低于母材,塑性与轧制件相当,断裂位置位于轧制件热影响区.     

高频振动下的不锈钢激光焊接

在不锈钢激光焊接过程中对工件施加高频振动,研究不同焊接速度和振动频率对接头宏观成形、微观组织及显微硬度的影响. 结果表明,焊缝边缘为柱状树枝晶,中央为细小等轴晶,焊缝组织为奥氏体和残余δ铁素体. 焊接速度增加,虽可使熔宽和焊缝区晶粒尺寸减小,接头硬度增大,但无法阻碍树枝晶的生长. 施加高频振动可抑制枝晶的数量和大小,并增加焊缝中等轴晶的数量,优化接头综合性能. 振动频率增加,焊缝区晶粒尺寸减小、等轴晶数量增加且有细小等轴晶弥散分布于树枝晶之间,焊缝硬度增大,振动起到了细晶强化的效果. 而振动频率对熔宽并无明显影响.     

轧制+增材TC4合金电子束焊接接头组织与性能

研究了一种电子束焊接规范对轧制+增材TC4钛合金焊接接头组织影响,分析了焊后钛合金力学性能.结果表明,轧制侧热影响区合金组织变化较大,离焊缝中心距离越近,β转变组织含量增加,晶粒逐渐转变为等轴晶组织,等轴晶内有集束状马氏体α'相析出,越靠近焊缝等轴晶尺寸越大;增材侧热影响区组织形态变化较小,β晶粒形态保持柱状晶形态,无等轴晶区产生,晶内组织转变为马氏体α'相.焊缝两侧热影响区显微硬度变化趋势相同,均为越靠近焊缝中心,显微硬度越高,焊接重熔区硬度最高,达400 HV左右.焊接接头力学性能与TC4钛合金锻件相当,且断裂位置均位于激光沉积母材区域.     

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。     

TC4钛合金焊接接头的组织和性能分析

采用3种不同焊接工艺对3.0 mm厚的TC4钛合金进行TIG焊,利用OM,XRD,SEM,EDS等手段对接头的显微组织进行分析,并通过万能试验机、洛氏硬度仪测定其力学性能。结果表明,TC4钛合金由初始α相和β相组成,热影响区组织为α′相和初始α相,焊缝由粗大的针状α′马氏体组成,最大尺寸晶粒出现在焊缝区;焊缝硬度与母材的相当,热影响区硬度分布不均匀,在靠近熔合区的粗晶区存在一个软化区,硬度达到接头的最低值。焊接接头的室温抗拉强度与母材的接近,断裂位置在熔合区附近的粗晶区,断裂形式为脆性断裂;采用焊接电流130 A,焊接速度9.2 m/h和热输入617.2 J/mm的工艺参数时,TC4合金T1G焊焊接接头性能优于其他工艺条件下所得接头的性能。     

薄板TC4钛合金TIG电弧和激光焊接接头晶粒尺寸与微观组织

对薄板TC4钛合金进行TIG电弧和激光焊接技术研究,重点分析了TIG焊接电流、焊接速度和激光输出功率对TC4钛合金焊接接头晶粒尺寸、微观组织和显微硬度的影响规律. 试验结果表明,在实现薄板TC4钛合金完全熔透的条件下,激光焊接具有更小热输入,接头焊缝区和热影响区宽度也显著降低. TIG焊接接头晶粒尺寸随热输入增加,呈现增加趋势. 随距焊缝中心位置增加,焊接接头晶粒尺寸均逐渐降低. TC4钛合金激光焊接接头焊缝区呈现魏氏组织特征,针状α'马氏体细小. 近缝热影响区组织为网篮状α'马氏体,而近母材热影响区为未转变α相和针状α'马氏体的双相组织. 随距焊缝中心位置增加,马氏体生成量逐渐减少,焊缝显微硬度值呈现降低趋势;同时相比于TIG焊接,TC4激光焊接接头具有更高的显微硬度.     

7055喷射成形高强铝合金激光焊接头组织及性能

采用激光焊接对2 mm厚喷射成形的7055-T76511铝合金进行焊接试验。通过显微硬度和拉伸试验测试焊接接头的力学性能,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、背散射电子衍射技术(EBSD)以及X射线衍射(XRD)分析焊接接头的微观组织。结果表明,7055铝合金激光焊接头无明显的软化区,焊缝显微硬度最低,约为130~140 HV,接头的抗拉强度372 MPa,伸长率4.1%。焊缝组织有明显的三个区(热影响区、熔合区和焊缝区)。热影响区组织是产生了部分再结晶的等轴晶粒;熔合区由于非均匀形核形成了等轴非枝晶区(non-dendritic equiaxed grain zone,EQZ),晶粒尺寸3~8μm;焊缝区靠近熔合线为柱状枝晶,中心为胞状枝晶。     

薄板铝合金的TIG拼焊及其单向拉伸成形性能

拼焊所具有的优点使其成为绿色再制造技术之一。本文首先针对汽车轻量化材料铝合金薄板制定焊接工艺、优化焊接参数,实施TIG拼焊,并对铝合金TIG拼焊板进行微观组织、显微硬度、单向拉伸成形性能测试及扫描电子显微镜断口形貌测试,同时分析了焊接接头组织及硬度分布规律、焊缝位置对铝合金拼焊板成形性能的影响。研究表明:焊缝组织是细小的等轴晶和树枝状晶,硬度较低;焊缝的位置不同,拼焊板的成形性能不会有明显差异;试样的断口形貌表明6061铝合金拼焊板的塑性低于母材。     

TA1超薄板激光焊接组织与性能的研究

选用0.5 mm工业纯钛TA1作为研究对象,在不同激光功率下采用不同焊接速度对其进行焊接试验,焊后分析了不同焊接速度对TA1焊缝宏观形貌、显微组织、接头力学性能及硬度、接头耐蚀性的影响。结果表明：随着焊接速度增加,焊缝宽度逐渐减小,焊缝表面成形质量提高;焊缝组织中粗大块状α相逐渐减小,针状α相逐渐增多,晶粒细化;接头抗拉强度逐渐增大并趋于母材强度,耐腐蚀性也越来越好。随着焊接功率增加,焊缝宽度逐渐增加,焊缝组织中粗大块状α相逐渐增加,抗拉强度逐渐降低,耐腐蚀性越差。     

钛合金先进焊接技术研究现状

对薄板TC4钛合金进行TIG电弧和激光焊接技术研究,重点分析了TIG焊接电流、焊接速度和激光输出功率对TC4钛合金焊接接头晶粒尺寸、微观组织和显微硬度的影响规律. 试验结果表明,在实现薄板TC4钛合金完全熔透的条件下,激光焊接具有更小热输入,接头焊缝区和热影响区宽度也显著降低. TIG焊接接头晶粒尺寸随热输入增加,呈现增加趋势. 随距焊缝中心位置增加,焊接接头晶粒尺寸均逐渐降低. TC4钛合金激光焊接接头焊缝区呈现魏氏组织特征,针状α'马氏体细小. 近缝热影响区组织为网篮状α'马氏体,而近母材热影响区为未转变α相和针状α'马氏体的双相组织. 随距焊缝中心位置增加,马氏体生成量逐渐减少,焊缝显微硬度值呈现降低趋势;同时相比于TIG焊接,TC4激光焊接接头具有更高的显微硬度.     

TC11高强钛合金激光焊接接头的显微组织与力学性能

采用光纤激光进行TC11钛合金对接焊接,分析焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,TC11钛合金焊缝为α′马氏体组织,从母材至熔合线组织由α+β逐渐向α′转变;随着热输入量的增加,焊缝柱状晶尺寸变大,马氏体分布更加密集交错,同时热影响区宽度增加,粗晶区晶粒尺寸变大;2 mm厚TC11钛合金在焊接速度2.0m/min、激光功率2.8~3.2 k W的工艺参数下得到的焊缝成形良好;焊缝硬度高于母材硬度,并随热输入量的增加而增大;焊接接头抗拉强度达到母材的97%以上,塑性明显下降,低于母材的50%,焊缝断口形貌为低塑性沿晶断裂特征。     

激光功率对纯钛薄板对接焊缝性能的影响

研究了纯钛薄板激光焊接对接接头的显微组织、力学性能、杯突性能及扩孔性能,评价了激光功率对接头性能的影响。结果表明:焊缝区显微组织为粗大α晶粒+锯齿状α晶粒+少量针状α晶粒+少量的α孪晶,热影响区显微组织为粗大α晶粒+不规则锯齿状α晶粒,在焊接热循环影响下,热影响区晶粒尺寸比焊缝区小;焊缝屈服强度高于母材,当激光功率取800 W时,焊缝强度最高,伸长率最大;当激光功率为650 W时,接头杯突值及扩孔率最佳,此时焊缝具有较好的成形性能。     

焊丝成分对5E61铝合金TIG焊接头组织和性能的影响

为研究焊丝成分对5E61铝合金船板焊接接头组织和性能影响，试验采用Wire-1561，Wire-5B71和Wire-5E613种焊丝对4 mm厚5E61-H116铝合金船板进行非熔化极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding，TIG焊)，并分析了焊接接头的表面形貌、成形质量、微观组织和力学性能. 结果表明，在相同的焊接工艺下，3种焊丝接头焊缝成形质量良好，焊缝中心无肉眼可见气孔. 不同焊丝接头焊缝区显微组织差异明显，Wire-5B71焊缝晶粒最小，Wire-5E61焊缝晶粒次之，Wire-1561焊缝晶粒最大. 由于Mg元素的固溶强化和Er元素的细晶强化，Wire-5E61接头焊缝区显微硬度最大. 对接头试样进行拉伸测试，接头断裂位置主要沿熔合线附近的柱状晶区，此位置显微硬度最低. Wire-1561，Wire-5B71和Wire-5E61 3种焊丝接头抗拉强度分别为322，323和338 MPa，焊接系数分别为0.83，0.84和0.88，断后伸长率分别为13.0%，14.5%和14.5%，满足实际工程应用.     

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。     

镁合金电子束焊接接头微观组织特征

镁合金熔点低、热导率高、线膨胀系数大、表面张力小,焊接后易出现夹杂、脆性相和气孔等.针对以上问题,进行AZ61镁合金真空电子束焊接研究.对优化工艺条件下电子束焊接接头的微观组织、相结构和硬度分布进行了详细分析研究.结果表明,AZ61镁合金电子束焊接接头成形良好,没有明显的热影响区,焊缝狭窄,焊缝为细小的等轴晶,晶粒尺寸5～10μm;焊缝区域主要由细小的α-Mg和Mg17Al12相组成.焊缝硬度高于母材,说明电子束焊接是焊接AZ61镁合金厚板材料的有效方法.     

Al-Mg-Si 6082合金氩弧焊焊接接头的力学性能与微观组织

对3mm和10mm厚的Al-Mg-Si 6082合金分别进行了TIG焊和MIG焊,获得了成形良好、表面无裂纹、气孔和咬边等缺陷的焊接接头。研究了TIG焊和MIG焊时焊接接头不同区域的显微组织特征,通过拉伸和硬度试验,分析了焊接接头的力学性能,并研究了TIG焊和MIG焊时焊接接头拉伸断口的微观形貌。结果表明,焊缝中心为细小的等轴晶,靠近熔合线的焊缝区为柱状晶,而热影响区出现了无沉淀析出带,且晶粒出现了不同程度地长大;MIG焊焊接接头的抗拉强度和伸长率均高于TIG焊;焊接接头的硬度沿焊缝中心呈对称分布,焊缝区的硬度几乎与母材相当。     

AlSi12CuMgNi铝合金的真空电子束焊接接头组织及性能

将AlSi12CuMgNi铝合金挤压铸造的活塞顶圈和锻造的活塞裙进行真空电子束焊接,对优化工艺条件下焊接接头的微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,接头成形良好,没有明显的热影响区,焊缝狭窄;焊缝区域主要由细小的α-Al相、α+Si共晶体、初晶硅以及Mg2Si等强化相组成;焊缝中心组织为细小的等轴晶和树枝晶;熔合区组织主要为柱状晶。接头强度不低于挤压铸造母材,焊缝硬度高于母材;焊接接头的拉伸断口断面上分布大量撕裂棱和解理面,呈脆性断裂特征。     

5A90铝锂合金电子束焊接接头显微分析

采用真空电子束焊对5A90铝锂合金进行焊接,用光学显微镜和扫描电镜对接头显微组织进行观察,并对接头横截面的显微硬度进行测试。研究结果表明,5A90铝锂合金电子束焊接头的焊缝的组织由等轴晶和等轴枝状晶组成,晶界和枝晶界分布着大量α+δ(AlLi)共晶组织和少量α+δ(AlLi)+T(Al_2MgLi)的三元共晶组织,热影响区与焊缝之间存在一层等轴细晶区。电子束流的增大,会导致焊缝晶粒粗化,晶界的共晶组织粗化并逐渐连成网状,晶粒内球状共晶相数量减少。显微硬度测试结果表明,接头焊缝区的显微硬度低于热影响区和母材,电子束流的增大会导致焊缝的显微硬度降低。