Ti3C2/Cu(Al)金属陶瓷的无焊料氩弧焊接

采用氩气保护无焊料电弧焊接方法,实现了以Ti3AlC2和Cu为原料反应复合的Ti3C2/Cu(Al)金属陶瓷材料之间的牢固连接.研究了在氩气保护下焊接电流、拉弧时间和接合压力的施加条件,并对焊缝及其影响区的显微组织进行了观察和分析.结果表明:在适当的焊接电流、拉弧时间和接合压力下,焊接面之间形成了良好的熔合,焊缝及影响区的致密度显著增大.在较低的Ti3C2陶瓷相含量情况下,焊缝区的Ti3C2相形态没有显著变化,焊接件的三点弯曲强度达到母材强度的110%,断裂大多发生在焊缝及其影响区之外.在较高的Ti3C2陶瓷相含量情况下,焊缝区内Ti3C2颗粒明显变细,形成细小的Ti3C2颗粒均匀弥散于Cu(Al)合金网络结构的特殊显微形貌,焊接件的三点弯曲强度达到母材强度的93%,断裂基本发生在焊缝或影响区与母材的交界处附近.     

X80管线钢药芯焊丝气保护全自动焊焊缝性能研究

本工作研究了X80管线钢在氩弧焊打底、药芯焊丝气保护自动焊接工艺下的金相组织、合金元素、夏比冲击韧性和剪切强度、塑性及微剪切韧性。结果表明,焊缝区域组织较细小,热影响区晶粒大;M-A组元占比34.87%,其中长短轴比大于4的M-A组元占比为3.4%;焊缝中心和热影响区-20℃时的冲击韧性平均值分别为134.7 J和219.7 J;焊缝中心断口为韧性开裂,存在少量解理断裂面,热影响区断口为韧性开裂;焊缝中的Ni、Al元素含量增加,Cr、Si含量降低;环焊缝的上、中、根部的剪切强度和剪切塑性均高于母材,微剪切韧性低于母材,热影响区的剪切强度和剪切塑性低于母材。     

Ti-V-Cr系阻燃钛合金激光焊接接头的组织和性能

为探明Ti-V-Cr系阻燃钛合金的焊接性能,采用激光焊接对模拟有非贯通裂纹的Ti-25V-10Cr阻燃钛合金薄板进行了焊接修复,较为系统地研究了激光焊接对其微观组织、显微硬度和拉伸性能的影响。结果表明,Ti-25V-10Cr阻燃钛合金焊缝组织为粗大的铸态β柱状晶,在焊缝中心能清晰地看到焊缝两侧β柱状晶相对生长的交界面;热影响区仍为单一β等轴晶,仅近熔合线处晶粒变得粗大;同时,焊缝区的硬度已达约570 HV(为母材硬度的1.78倍),而热影响区的硬度相对于母材则变化不大;此外,焊接接头的拉伸强度约为405 MPa,仅为母材拉伸强度的40%左右,拉伸断裂发生在焊缝中心附近处,并呈现以脆性断裂为主的混合断裂。可见,Ti-25V-10Cr阻燃钛合金的焊接性能将会是制约其进一步广泛应用的主要因素之一。     

不同热处理对TC4钛合金电子束焊接接头组织与性能的影响

对分别处于退火和固溶时效态的TC4钛合金进行电子束焊接,焊后进行不同热处理。采用光学显微镜和X射线衍射的分析方法对这两种TC4钛合金焊接件母材、热影响区及焊缝的显微组织及相组成进行了观察和分析,同时对其进行了室温拉伸和冲击试验。结果表明,同种电子束焊接工艺经过不同焊前及焊后热处理,各区域组织明显不同,由此导致了退火态焊接件抗拉强度低于固溶态焊接件,冲击性能略高于后者,同时这两种焊接件的抗拉强度及冲击性能均高于母材。     

超窄间隙激光焊接TC4钛合金接头组织及性能研究

以TA2为焊丝,采用超窄间隙激光焊接方法焊接了10 mm的TC4钛合金板,间隙为2 mm。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和拉伸试验机分析了TC4钛合金接头的组织与性能。结果表明,选取合适的工艺可以实现TC4钛合金超窄间隙激光填丝焊接,获得无缺陷的焊接接头。接头由母材、热影响区、熔合区、焊缝组成,界线清晰。其中热影响区为网篮状组织,焊缝由大β晶粒组成,大晶粒内部为杂乱的α+α′相针状组织,热影响区晶粒明显细化。由于超窄间隙的啮合效应,接头最大抗拉强度为893 MPa,达到母材的84.7%,断裂位置在焊缝中心。焊缝区和热影响区的显微硬度高于母材,且在热影响区的显微硬度最大,接头整体显微硬度呈马鞍状分布。     

使用X射线衍射法标定TC4钛合金弹性常数

以TC4钛合金电子束焊接后的试样为研究对象,使用四点弯曲机,分别对焊缝、热影响区和母材进行X射线弹性常数试验标定,以探讨焊接各区域弹性常数的差异。结果表明:由于热影响区和焊缝区的晶粒较为粗大,弹性常数的测试值比较分散;母材处的弹性常数测试值较为集中,衍射晶面(213)标定的TC4钛合金的弹性常数为12.827×10~(-6)Mpa~(-1)。     

TC4钛合金热丝钨极氩弧焊接头组织性能研究

对TC4钛合金热丝钨极氩弧焊(hot-wire-TIG)焊接接头组织与性能进行研究,采用金相显微镜观察焊接接头各区域的微观组织特点,并对接头显微硬度和力学性能进行了测定。结果表明,钛合金热丝TIG焊接接头内部无焊接缺陷,焊缝性能优良;焊缝为典型的铸造组织,由粗大的柱状晶和少量等轴晶组成,晶粒内部可以看到细长的针状α′相;热影响区形成粗大的等轴晶粒,其组织主要有细针状α相和残余β相构成;焊接接头的抗拉强度均值为924 MPa,与母材相当;热丝TIG焊缝冲击功较母材提升明显,基本达到母材的1.5倍以上,最大达到66 J;焊缝冷弯角度达到指标要求。     

钛合金焊接接头组织性能研究进展

钛合金焊接在航天、海洋、化工等众多领域广泛运用,如何优化钛合金焊接接头组织、成分及分布,提高焊接质量成为人们关注的焦点。总结了不同热处理和填充物对钛合金焊接接头组织和性能的影响:焊后热处理可以稳定组织和调整相的尺寸及分布,提高焊接接头的强度或塑性;合适的填充焊丝和焊缝中焊丝所占的比例,可以在保证接头强度的同时改善其塑性和冲击韧性。最后展望了钛合金焊接和填充物的研究方向。     

表面处理对TC4钛合金激光焊接的影响

目的 为了提高TC4钛合金焊缝强度,满足实际生产的要求.方法 对TC4钛合金表面分别进行砂纸打磨、喷砂、涂覆石墨层以及激光扫描处理,然后采用2000 W光纤激光器对TC4钛合金进行拼接焊接实验.结果 对表面处理后的焊接焊缝熔深、抗拉强度进行了测试,结果表明,相对于未经过表面处理的焊缝熔深,采用表面处理后的焊缝熔深均增加了30％,焊缝抗拉强度均有增加,其中采用激光扫描处理后的焊缝抗拉强度达到最高的1106 MPa,超过了母材的抗拉强度.结论 激光扫描处理后,在材料表面形成的毛化现象,增加了材料对激光的吸收率,提高了焊缝的熔深,同时激光扫描过程中,未引入任何的杂质,不会产生裂纹及气孔,使焊缝的抗拉强度大于母材,满足实际生产要求.     

Ti40阻燃钛合金电子束焊接头组织与力学性能

采用不同工艺参数对2 mm厚Ti40阻燃钛合金进行电子束焊接(EBW),通过金相分析、电子探针(EPMA)、室温拉伸以及显微硬度测试对Ti40阻燃钛合金电子束焊接接头的显微组织和力学性能进行分析.结果表明,焊缝中分布着晶粒内部有片层状组织析出的β柱状晶和少量等轴β晶粒,熔合线到焊缝中心晶粒逐渐细化,无明显热影响区.接头中易产生气孔、裂纹等缺陷,通过添加直线扫描波形能够有效地控制焊缝气孔缺陷,从而提高接头的强度.添加直线扫描波形电子束焊的Ti40阻燃钛合金的抗拉强度仍可达到917 MPa,断口呈现出脆性断裂与韧性断裂的混合特征,焊缝区的硬度高于母材,其最大值为376HV.     

热处理制度对TC17钛合金线性摩擦焊接头组织及力学性能的影响

本工作针对航空发动机整体叶盘常用材料TC17钛合金进行线性摩擦焊试验研究,主要通过OM、SEM、显微硬度和常温拉伸试验方法对不同热处理状态下接头组织的形貌和力学性能进行分析.研究发现,由于焊接过程中复杂的热力耦合作用,接头组织形成了典型的焊缝区、热机影响区和热影响区,且焊接接头性能显著降低;而经过焊后热处理,由于亚稳定β相和亚稳定α相分解,析出弥散分布的针状α相使接头性能大幅提高,常温拉伸都断于母材处;并且弥散分布的针状α相的强化效果与热处理温度密切相关,通过合理热处理制度可以实现TC17线性摩擦焊接头强度和塑性的合理匹配,提高接头的综合性能.     

1 000 MPa级高强钢焊接件的氢脆敏感性研究

利用氢渗透试验、慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究了1 000MPa级高强钢(HSS)焊接件在海水中的氢渗透行为及其应力腐蚀敏感性,结合SEM观察了试样的断口特征,并利用电化学试验和显微组织观察分析了焊接件不同区域的氢脆特征。结果表明:相对于焊缝区(WM)和母材区(BM),热影响区(HAZ)的自腐蚀电位最负、析氢电位最正,更容易发生腐蚀和析氢行为。热影响区的氢扩散系数最大,具有较强的吸氢倾向。动态电化学充氢对高强钢焊接件的影响主要体现在对塑性的损减方面;随着极化电位的负移,高强钢焊接件的强度没有明显变化,但断面收缩率、断后延伸率均减小,断裂方式逐渐由韧性断裂变为解理断裂;当极化电位约为-930mV(vs SCE)时,高强钢焊接件的氢脆系数达25%;在不同充氢极化电位下,焊接件试样的断裂位置多在热影响区。     

S275低合金钢焊接接头的组织与力学性能

通过拉伸、冲击、硬度测试和金相检验等方法对S275低合金钢熔化极活性气体保护焊(MAG)焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用JM一56焊丝对S275低合金钢进行焊接时,接头具有较好的抗剪强度;开45。坡口,拉伸后均断在离焊缝位置较远的母材上,焊接接头抗拉强度满足技术要求。焊缝组织晶内为细小密集的针状铁素体,有极少量珠光体,焊缝局部有魏氏组织;熔合区、过热区为沿晶界析出的块状先共析铁素体和向晶内生长的条状铁素体以及少量的珠光体;正火区组织为细小的铁素体和珠光体;母材组织为铁素体和珠光体,晶粒也比较细小。最后得出S275低合金钢用于转向架焊接构架是可行的。     

钛合金厚板的等离子焊接

针对12mm厚TA5钛合金板材进行了等离子焊接工艺研究,采用等离子的小孔效应实现了12mm厚TA5钛合金板材的单道焊双面成形。研究了等离子焊接接头的组织和性能,研究表明:等离子焊接接头的强度与母材的相当,塑性、韧性较母材的有所下降。     

钛/铝异种合金脉冲激光焊接接头裂纹产生机理

目的 对0.8 mm厚的Ti6Al4V钛合金和2 mm厚的AA6060铝合金薄板进行脉冲激光焊接,分析异种轻合金激光焊接裂纹产生的机理及界面结合机理。方法 采用扫描电镜、EDS能谱以及显微硬度计等微观表征分析方法,对焊接接头的形貌特征、成分以及显微硬度进行分析,探索焊接接头处裂纹产生的原因。结果 钛/铝脉冲激光焊接性较差,接头存在严重的裂纹缺陷,裂纹多集中在焊缝与铝母材交界处以及焊缝中心区域位置,主要以热裂纹为主;接头焊缝可能存在大量的Ti-Al金属间化合物以及少量未熔的钛,其界面层主要成分推测为层状TiAl和外层锯齿状的TiAl3;接头整个焊缝区域的平均显微硬度为HV0.1420,其硬度水平远远高于焊缝两侧铝合金母材,也高出钛合金母材很多。结论 钛铝金属间化合物使钛铝焊接接头焊缝区脆性增大,另外接头焊缝区存在较大的组织应力、热应力、拉压应力、拘束应力等复杂应力,致使焊缝内存在较严重的裂纹缺陷。     

钨粉还原炉Cr30Ni20合金高温炉管焊缝失效研究

对钨粉还原炉Cr30Ni20合金高温炉管焊缝的失效行为进行了分析,发现焊缝外表面母材咬边严重,焊缝内表面焊根未打磨,存在未焊透、未熔合缺陷。通过渗透探伤(Penetrant testing, PT)检查,发现焊缝存在渣孔和裂纹等缺陷;通过X射线检查,发现焊缝内部存在多处夹渣等缺陷。同时,通过PT检测也发现高温炉管本身存在较多的夹杂和微裂纹。微观组织分析表明,母材及焊缝熔合区中夹杂物含量较高,导致焊缝的力学性能下降。焊缝母材与熔合区的微观组织差异较大,焊缝的抗拉强度和塑性明显低于母材。通过提高高温炉管的冶金质量,采用合适的焊接方法和焊接工艺才能使得高温炉管母材和焊缝质量都得到保证,满足使用性能的需求。     

压水堆一回路冷却剂中加锌对不锈钢焊接接头腐蚀行为的影响

为研究AP1000一回路冷却剂中加锌对安全端同材焊接区域的影响,采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪以及X射线光电子能谱仪(XPS)等测试方法,分析了316LN/316L不锈钢焊接接头在模拟压水堆一回路冷却剂加锌环境下的氧化特性.结果表明:焊接接头母材区、热影响区和焊缝区的金相组织之间存在明显的熔合线,母材区与热影响区均为奥氏体,且热影响区晶粒稍显粗大,焊缝区则有少量铁素体析出;未加锌环境中母材区氧化膜呈黑色,焊缝区氧化膜呈暗红色,氧化膜表面与焊缝区无明显差异;加锌10 μg/L母材区与焊缝区氧化膜均呈现黑色,比未加锌时焊接接头氧化物的颗粒更小,未加锌焊缝区的氧化膜比母材区更薄;加锌溶液中各区域氧化膜厚度趋于一致,比未加锌的减小近45％.     

高速列车A6005A铝合金焊接接头断裂韧性研究

为了研究高速列车常用A6005A铝合金材料抵抗裂纹扩展能力,对其焊接接头断裂韧性和冲击韧性进行了求解.采用三点弯曲法、扫描电子显微镜等求出焊接接头各部位冲击韧性、断裂韧性以及断口形貌,得到断裂韧性CTOD值δm(8)和J积分值Jm(8).试验结果表明,热影响区的冲击功为16.3 J;母材冲击功为11.5 J;焊缝区域最差,冲击功为5.5 J.CTOD数据表明,HAZ处δm(8)=0.373 9 mm,母材δm(8)=0.089 2 mm,焊缝δm(8)=0.069 7 mm.J积分数据表明,HAZ处Jm(8)=109.454 kJ/m2,母材Jm(8)=38.249 kJ/m2,焊缝Jm(8)=16.231 kJ/m2.热影响区断口上韧窝比母材上韧窝大,其韧性更好.焊缝上气孔、夹杂较多,其塑性较差,冲击吸收功很低.冲击韧性和断裂韧性表征规律一样,热影响区值抵抗裂纹扩展能力最好,母材次之,焊缝区最差.     

线性摩擦焊接头形成过程及机理

分析了异质钛合金线性摩擦焊接头焊合线近域组织结构,结合飞边形貌及组织特点,探讨了线性摩擦焊接头的形成机理。结果表明,在线性摩擦焊接过程中摩擦界面温度超过钛合金基体材料相变点,焊后摩擦界面两侧均有高温塑性层残留并发生再结晶,焊缝区为完全再结晶组织,TC11侧焊缝区为细小针状组织,TC17侧焊缝区为亚稳态β组织。异质钛合金线性摩擦接头形成机理研究表明,在线性摩擦焊接过程中以及焊后摩擦界面始终存在,界面两侧的高温黏塑性金属没有发生机械混合,界面两侧原子发生了扩散迁移现象,在接头结合界面处形成扩散过渡区。摩擦焊通过扩散与再结晶的共同作用形成焊接接头。     

FV520B钢激光焊接工艺参数优化及组织性能

借助正交试验方法优化FV520B钢板激光自熔焊焊接参数,以便为后续开槽焊叶轮的激光打底焊提供参数选择依据.利用极差分析法进行焊接参数初选,以熔深为响应量,在较大的参数范围内选出符合熔深条件的较小参数范围.经参数复选,确定的优化焊接参数为:激光功率4.2 kW,焊接速度35 mm/s,光斑直径1.2 mm.选用优化参数进行对接自熔焊,观察发现焊缝熔化区(FZ)组织主要为白色的马氏体和黑色的δ铁素体,并含有少量的碳化物,其中δ铁素体呈现出蠕虫状和板条状两种形态.激光线密度对焊缝熔深的影响较大,熔深随线密度的增大而增加,呈幂函数关系;焊缝的维氏硬度随线密度的增大而略有降低.优化参数后经对接焊得到的焊缝熔化区的硬度略低于母材(BM),热影响区(HAZ)软化比较明显.拉伸实验结果表明,由于缺陷的存在,焊缝的屈服强度、抗拉强度低于母材;而无缺陷或者极少缺陷的情况下,焊缝的强度优于母材.