厚板铝合金搅拌摩擦焊接头显微组织与力学性能

对14 mm厚板铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头焊核区微观组织,整体和分层切片力学性能进行了研究.结果表明,当旋转速度为400 r/min,焊接速度为60-100 mm/min时,接头抗拉强度σb、屈服强度σ0.2和延伸率δ随焊速的升高而降低.焊缝分层切片的σb,σ0.2和δ上部最高,分别达到了186.7 MPa,100.3 MPa和14.1%;下部最低,分别为157.5 MPa,80.2 MPa和10.1%.微观断口中存在大量的网状韧窝,切片上部韧窝最深,焊缝根部可见沿晶界的二次裂纹和浅韧窝.显微硬度分布为焊缝上部高于下部,沿焊缝中心呈不对称分布.焊核区上部等轴再结晶晶粒尺寸大于焊缝下部.焊核区上部的第二相粒子相对下部更均匀和细小,强化作用增强.     

铝合金激光立焊特性分析

以4 mm厚5A06铝合金为研究对象,利用3 kW的CO2激光器进行激光立焊和平焊工艺试验,对铝合金激光立焊的焊缝成形和气孔特征进行研究.结果表明,立焊的正面下凹量和背面下塌量均小于平焊,随着焊接热输入的增加,立焊和平焊的差异增大.立焊与平焊的焊缝成形和接头尺寸略有差异,当热输入较大时,立焊的正反面熔宽略小于平焊,而熔深则略大于平焊.铝合金激光立焊的气孔多以体积较大且形状不规则的气孔或孔洞组成,从气孔分布位置和形状看,立焊与平焊的差别不大,气孔多分布在焊缝中部且尺寸较大,相同工艺条件下,立焊的气孔数量略低于平焊.     

Study on Microstructure and Mechanical Properties of Friction Stir Welded Aluminium Alloy Thick Plate

对14 mm厚板铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头焊核区微观组织、整体和分层切片力学性能进行了研究。结果表明, 当旋转速度为400 r/min, 焊接速度为60-100 mm/min时, 接头抗拉强度σ　b、屈服强度σ0.2和延伸率δ随焊速的升高而降低。焊缝分层切片的σ b, σ　0.2和δ上部最高, 分别达到了186.7 MPa, 100.3 MPa和14.1%;下部最低, 分别为157.5 MPa, 80.2 MPa和10.1%。微观断口中存在大量的网状韧窝, 切片上部韧窝最深, 焊缝根部可见沿晶界的二次裂纹和浅韧窝。显微硬度分布为焊缝上部高于下部, 沿焊缝中心呈不对称分布. 焊核区上部等轴再结晶晶粒尺寸大于焊缝下部. 焊核区上部的第二相粒子相对下部更均匀和细小, 强化作用增强.     

2A14-T4铝合金厚板搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能

随着工业技术的进步，航空航天、交通运输等领域对构件的承载能力提出了越来越高的需求，采用搅拌摩擦焊的方法对9 mm厚2A14-T4铝合金进行连接，并对高强铝合金厚板接头沿厚度方向不同区域的微观组织和力学性能进行研究 .结果表明，在转速400 r/min、焊接速度100 mm/min条件下能够获得表面成形良好的焊缝，接头抗拉强度为360 MPa，达到母材强度的83.9%. 接头微观组织沿厚度方向存在显著差异，焊缝上部、中部、下部晶粒尺寸逐渐减小，其平均直径分别为7.9，5.0和2.8 μm. 焊缝底部断口出现小而浅的等轴状韧窝.接头断裂位置和最低显微硬度均出现在接头后退侧的热力影响区；同时接头显微硬度呈现“W”形分布，且沿厚度方向分布存在差别，焊缝上部、中部、下部显微硬度最低值分别为99.9，97.9和94.7 HV.     

大厚度TC4钛合金超窄间隙激光填丝焊接头组织性能研究

采用激光填丝焊接方法进行96 mm厚TC4钛合金板超窄间隙焊接,并对焊接接头进行了组织和性能分析。研究发现:焊缝整体呈钉形,没有出现气孔、裂纹及侧壁未熔合等焊接缺陷;焊缝区域主要由大量细长针状α’马氏体相互交织构成;焊接接头上中下3部分热影响区宽度、焊缝区域中α’马氏体板条宽度和位错密度呈递减趋势;焊接接头下部焊缝区域的α’马氏体晶界取向差在55°~65°的大角度晶界分布较中部和上部焊缝区域组织中略少一些;上中下3部分焊接接头中的焊缝区域显微硬度均明显高于热影响区和母材;沿壁厚方向焊接接头的抗拉强度与母材相当,焊接接头断裂位置均位于硬度值较高的焊缝处;最大局部应变出现在焊接接头下部中靠近母材的焊缝区域,局部应变值达到26.3%,而最小的局部应变值出现在焊接接头上部靠近母材的焊缝区,局部应变值约为14.5%。     

环境温湿度对6082-T6铝合金型材MIG焊接接头气孔和力学性能的影响

在不同环境温湿度条件下,对2 mm厚的6082-T6铝合金型材进行熔化极气体保护焊(MIG),对焊接接头进行X射线、力学性能、弯曲性能检测.结果表明:随着绝对湿度的增加,焊缝中气孔率逐渐上升,气孔尺寸变大,气孔的分布形态由点状分布逐步转向密集状、链状分布,焊接接头断裂位置也由热影响区转变为焊缝区.气孔率的提高和链状气孔...     

气孔和显微组织对6063铝合金双脉冲耦合CMT焊接接头强度的协同影响

研究不同焊接速度下6063铝合金"CMT MIX+Synchropulse"焊接接头的焊缝气孔率、气孔尺寸以及焊缝和热影响区的软化.结果表明,随着焊接速度从55 cm/min提高到65 cm/min,焊缝气孔率从0.1％增加至3.9％,且出现大尺寸气孔(341.1μm).65 cm/min时焊缝气孔尺寸主要集中分布在8...     

热输入对1Cr18Mn8Ni5N奥氏体不锈钢接头热影响区裂纹的影响

进行了1Cr18Mn8Ni5N不锈钢平板对接刚性拘束焊试验,研究焊接热输入对热影响区(HAZ)裂纹的影响,采用SEM、EDS、XRD等分析了接头热影响区显微组织及裂纹特点。结果表明:该钢HAZ组织为单一的奥氏体。热输入为250~290 J/mm时,接头上下表面出现微裂纹;热输入增加至396.7 J/mm则无裂纹。裂纹自紧邻熔合区一侧的HAZ启裂,沿奥氏体晶界扩展,甚至在紧邻HAZ的母材区也分布着裂纹。这是由于接头HAZ显微组织沿厚度方向上存在差异所致。热输入为250~290 J/mm时,接头上部和下部HAZ的晶粒尺寸大于中部的尺寸,且尺寸均匀性差;当热输入为396.7 J/mm时,整个接头HAZ晶粒充分长大,沿厚度方向的晶粒尺寸趋于一致。     

TIG焊工艺对LD10铝合金接头气孔的影响

LD10铝合金是国内航天运载器推进剂贮箱的主要应用材料,通常采用钨极氩弧焊(TIG焊).气孔是铝合金熔焊接头中的常见缺陷,文中对5.5 mm厚的LD10铝合金进行了4种不同工艺条件的TIG焊接,对比研究了4种工艺接头的气孔问题.结果表明,LD10铝合金采用TIG焊时,容易产生气孔,其中两面三层焊接头X射线检测出的不合格焊缝相对较多;对于合格焊缝中的微气孔而言,两面三层焊较少,其次是两面两层焊和单面两层焊,单面单层焊最多,它们的气孔率分别为0.90%,2.28%,2.53%,3.28%.焊缝气孔较多时,在接头横向拉伸试验中裂纹容易从气孔启裂.     

厚板TC4钛合金电子束焊接头组织演变规律

针对厚板TC4钛合金电子束焊接头组织不均匀性,研究焊接热输入对20 mm厚TC4钛合金的电子束焊接头组织演变规律的影响. 结果表明,采用中等热输入时,钛合金接头在熔宽和熔深方向均存在较大的不均匀性,接头上部的晶粒尺寸均大于中部和下部,焊缝上部和中部生成了晶间α相和粗大的魏氏组织,增加焊缝脆性,降低焊缝塑性. 增大焊接热输入会使晶粒和组织粗化,但是可以减小组织的不均匀性;而减小焊接热输入,会使晶粒和组织细化,但是组织不均匀性增大,且增加了气孔的数量. 焊缝组织的不均匀性会导致力学性能的梯度较大,焊缝组织越粗大,抗拉强度越小.     

冶金型气孔对熔化焊接7020铝合金疲劳行为的影响

基于同步辐射X射线三维高精度原位成像技术,识别和统计出工艺稳定的激光复合焊接7020铝合金接头中的气孔数量、形貌、尺寸和空间分布特征,结合气孔统计数据结果和焊缝晶粒大小,定义了7020铝合金激光复合焊接头中影响接头疲劳性能的气孔临界尺寸。利用同步辐射X射线三维原位疲劳实验数据和疲劳断口形貌,探讨了疲劳试样裂纹源处气孔尺寸、应力和疲劳寿命之间的定量关系。同时,基于有限元仿真分析,研究了不同位置下气孔处的应力场状态。最后,通过疲劳裂纹扩展速率实验,揭示了气孔对疲劳裂纹萌生、扩展和试样瞬断的影响。研究结果表明,激光复合焊接头临界气孔尺寸可定为30 mm;同步辐射X射线成像和疲劳断口显示,较大的表面气孔和近表面的气孔较容易萌生疲劳裂纹。仿真研究也表明,气孔周围的应力集中程度随着气孔位置由表面向内部移动呈现出先增大后减小最后趋于稳定的趋势;疲劳裂纹扩展速率数据分布趋势表明,气孔对长裂纹扩展过程的影响较小,可忽略不计,但一般认为对裂纹前缘形貌有较大影响。     

中厚板7A52铝合金光纤激光焊接接头组织与性能

采用光纤激光对8 mm厚度的7A52铝合金板材进行对接焊接试验，分析焊缝上下组织及性能差异. 采用能谱仪（EDS）分析焊缝不同区域合金元素的烧损情况，并对焊缝和母材分别进行拉伸试验，测量焊缝显微硬度.结果表明，焊缝上部区域的显微组织比下部区域小，焊缝上部Mg，Zn 元素含量低于下部边缘；焊缝上部中心的显微硬度高于下部中心，焊缝上边缘的显微硬度小于下边缘； 焊接接头以韧性断裂为主要特征，抗拉强度为325 MPa，为母材的65.9%. 焊缝抗拉强度的降低与Mg，Zn元素的烧损、焊接应力、气孔缺陷等因素密切相关.     

5A06铝合金激光焊接接头显微组织及力学性能研究

本文研究了30 mm厚5A06铝合金激光焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明焊缝区存在一定数量的气孔缺陷,缺陷主要位于晶界处,统计表明尺寸小于100 μm的焊接缺陷占比超过50%;焊缝区显微组织由枝状晶组成,单个晶粒内包含多支枝状晶团簇,枝晶间累积取向差小于5o,枝晶间衬度的差异由Mg元素偏析造成;焊缝区与热影响区之间界面明显,热影响区晶粒内小角晶界的含量明显高于焊缝区,且两区域晶粒形貌、尺寸存在明显差异。显微硬度测试表明焊缝内显微硬度值存在一定波动,总体上可达到基材显微硬度值的90%以上。     

0Cr15Ni5Cu4Nb中厚板锁底结构大功率光纤激光焊接工艺特性

采用大功率光纤激光对7 mm厚度0Cr15Ni5Cu4Nb不锈钢锁底结构实施了焊接试验,通过对不同焊接工艺参数下的接头质量、力学性能、微观组织结构的分析,研究了其焊接工艺特性. 结果表明,焊缝中的主要缺陷是焊接气孔,采用负离焦、高速度的焊接参数能够有效抑制气孔的形成. 焊缝区域硬度有所增加,并且焊缝上部和下部的硬度要高于中部的硬度值,接头的力学性能稳定,焊缝平均抗拉强度为970 MPa,冲击韧性略有降低,为母材的89%. 焊缝组织主要由马氏体、残余奥氏体和δ-Fe组成,焊缝中部δ-Fe要多于上部,马氏体转变不充分,热影响区中主要由晶粒细小的淬火马氏体组成.     

2219铝合金焊缝的气孔量及其对性能的影响

利用激光共聚焦显微镜获得的金相图像对2219铝合金的焊缝微气孔进行了量化分析和统计评定,分析铝合金焊缝气孔形成与分布的特点,与断口面的气孔量化结果进行对比,指出焊缝局域位置的气孔率对焊接接头性能的不利影响,并提出拟以2%及以上的气孔率作为接头性能预测和失效分析的一个定量依据,是对包括X射线探测在内的焊缝气孔人眼分辨与评定的必要补充。     

7A52铝合金水蒸气等离子弧焊接头组织及性能

采用水蒸气等离子电弧技术对10mm厚的7A52铝合金板材进行焊接试验,焊接介质为40%丙酮水溶液,焊丝为ER5356,对焊接接头的力学性能进行了测试分析,对焊接接头的显微组织进行了分析.结果表明,7A52铝合金水蒸气等离子弧焊接头性能较好,焊缝拉伸断口表面存在大量的韧窝,表明焊缝有良好的韧性;热影响区存在软化区域;焊接接头熔合良好,焊缝没有发现异常的气孔、夹渣和裂纹等焊接缺陷.利用水蒸气等离子弧技术焊接73.52铝合金可以得到优良的焊接接头.     

保护气体对高强铝合金的焊缝组织及气孔敏感性的影响

采用普通电弧焊对2519铝合金进行焊接,研究了Ar和He二元混合气体以及Ar、He和CO2三元混合气体对接头的气孔数目、焊缝组织的影响.研究表明,采用Ar和He二元混合保护气体可以明显减少接头气孔的数目和尺寸,促进焊缝中心组织由柱状晶向等轴晶转变,且细化焊缝组织,当He气达到70%时,接头气孔数目已显著减少,焊缝中心完全呈等轴晶状态,晶粒最为细小.往30%Ar 69%He二元混合气体添加1%的CO2后接头的气孔数目进一步减少,但是焊缝组织没有明显变化.添加了He气还可以减少热影响区宽度,减弱热影响区的软化程度.     

气孔和裂纹对焊接接头应力集中程度的影响

利用ANSYS有限元模拟软件,研究分析气孔和裂纹对焊接接头应力集中的影响,模拟出不同位置、不同尺寸的单个气孔和裂纹在焊接接头截面焊缝区内的应力分布,并计算出相应的应力集中系数,以便对实际焊接中出现气孔和裂纹问题时进行质量可行性分析。结果表明,当焊缝出现气孔和裂纹缺陷时,在缺陷边缘区域将产生较高的应力集中,气孔和裂纹对接头应力集中的影响与其尺寸和分布位置有关,裂纹引起的应力集中远大于气孔。     

光纤激光-MIG复合焊接中厚板铝合金组织特征

研究了光纤激光-MIG复合焊接中厚板铝合金的焊缝组织。结果表明,光纤激光-MIG复合焊接可一次焊透8 mm厚铸造铝合金ZL114,焊缝中没有大的工艺气孔,也无热裂纹,但出现较多的冶金气孔。焊缝主要由α(Al)和Al-Si共晶组成,焊缝上部、中部和下部组织变化不明显,焊缝没有分层现象。焊缝较热影响区和母材组织细密,焊缝和热影响区的共晶组织类似,但焊缝和母材共晶组织明显不同,体现在共晶形态和Si含量的不同,但母材的共晶组织在一定的热循环条件下,可以转变为与焊缝类似的共晶组织,伴随的是枝晶数量的减少,枝晶在母材和焊缝中都占绝大部分。     

CMT Mix在铝合金电池托盘焊接中的工艺研究

针对铝合金电池托盘焊接中经常出现的过热变形、焊缝熔深不足、气孔倾向大等缺陷问题,以2.5 mm厚6061铝合金为研究对象,采用CMT Mix焊接工艺研究保护气种类、弧长修正以及电感修正对焊缝内部气孔、熔深及焊缝宽度的影响规律。结果表明:CMT Mix工艺结合了CMT短路过渡和脉冲过渡的双重特征,搭接焊缝表面成形良好,熔深满足要求,焊接过程飞溅少,焊缝内部的气孔得到有效控制,焊接接头符合T/CWAN 0027—2022电池托盘焊接制造规范。采用φ(Ar)70%+φ(He)30%混合气比纯Ar更有利于焊缝内部气孔的溢出,气孔数量和尺寸显著减小,保护效果更佳。弧长修正负向调节时,焊缝熔深增加,同时焊缝内部气孔数量及尺寸显著减小;电感修正负向调节时,焊缝熔深显著增加,但焊缝内部气孔尺寸明显增大;相较于弧长修正,电感修正对熔深的影响更为明显。