焊接材料对UMCo50/Inconel600异种合金焊接接头组织及高温性能的影响

选择4种焊丝(UMCo50、ERNi Cr-3、GH188、ERNiCrCoMo-1)作为填充材料,采用手工TIG焊方法制备UMCo50和Inconel600的异种合金焊接试样。采用高温瞬时拉伸试验、高温持久拉伸试验、高温腐蚀试验、高温氧化试验以及金相显微组织分析方法,研究了不同焊丝对UMCo50和Inconel600异种合金焊接接头微观组织及性能的影响。试验结果表明:高温瞬时拉伸和高温持久拉伸试验条件下,焊接接头的断裂位置均发生在Inconel600母材一侧,4种焊丝中GH188焊缝的强度最高,其次是ERNiCrCoMo-1和UMCo50,ERNiCr-3的强度最低;4种焊丝制备的焊缝在抗氧化性方面差别不大,其中UMCo50较好;ERNiCr-3焊缝耐高温腐蚀能力最强,GH188焊缝耐高温腐蚀能力最差。     

镍基高温合金焊接接头组织性能及工艺优化

采用不同的焊接工艺参数,对GH4169镍基高温合金薄板进行MIG焊接正交试验。通过金相试验,观察镍基高温合金焊接接头的显微组织,可以划分为焊缝中心等轴晶区、焊缝边缘柱状晶区、热影响区和母材组织。利用室温拉伸和显微硬度试验,测定镍基高温合金焊接接头的抗拉强度、断后伸长率与显微硬度等力学性能,并与母材的力学性能进行比较。使用极差分析法,研究焊接电流、电弧电压与焊接速度对接头力学性能的影响规律,并获得了优化的焊接工艺参数。     

GH3044/GH2747异种高温合金真空电子束焊接头组织和性能

针对GH3044与GH2747异种高温合金进行了电子束焊焊接,利用外观检测、射线检测、金相分析、拉伸性能等测试方法对GH3044与GH2747异种高温合金焊缝形貌、组织和性能等进行了分析。试验结果表明:采用真空电子束焊焊接GH3044与GH2747异种高温合金具有很强的优势,真空电子束焊试验件焊缝的强度均高于母材的强度,焊缝区域的显微硬度明显高于GH2747母材的显微硬度,焊缝经X射线、着色探伤等均满足航标Ⅰ级接头要求。     

一种T6态Al-13.0Si-0.7Mg合金的焊接性分析

分别采用ER4047和ER5183焊丝对T6态的Al-13.0Si-0.7Mg合金进行平板对接试验,为了降低热输入的影响,使用双脉冲MIG双面焊成形工艺,确定了两种焊丝对应的焊接工艺参数并且获得了良好的焊缝成形.鱼骨状热裂纹试验说明该种合金及两种焊丝对该合金的抗热裂性能良好.在此基础之上,对焊接接头进行金相组织观察和力学性能测试.结果表明,两种焊丝对应的焊接接头显微组织的差别较大;拉伸试验表明两种焊丝的接头强度为母材的70%左右,显微硬度测试结果表明焊缝热影响区存在软化现象.     

采用镍基和奥氏体焊材焊接Cr13钢焊接接头性能

采用ER309L氩弧焊丝的奥氏体焊材和ERNiCrFe-3镍基焊丝的镍基焊材对Cr13钢母材进行TIG焊接,通过无损检测、显微组织、力学性能和耐腐蚀性能试验,对两种焊材的焊接接头性能进行研究.结果表明,两种焊接接头均未发现焊接缺陷,焊接接头属于高强匹配,弯曲性能合格.与奥氏体焊材焊缝相比,镍基焊材的焊缝冲击韧性低,硬度高,耐电化学腐蚀性能高.     

42CrMo/GH4169异种金属惯性摩擦焊工艺

主要采用惯性摩擦焊技术对中碳调质钢42CrMo和镍基高温合金GH4169进行连接成形,借助光学电子显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、显微硬度仪及电子拉伸试验机研究不同惯量条件下的焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明,当惯量为168 kg·m²时,42CrMo和GH4169惯性摩擦焊接头飞边成形较好,去除飞边后无明显缺陷;焊缝界面两侧区域均发生动态再结晶,且观察到了5μm厚的不均匀金属间化合物(Ni-Fe-Cr,Ni3Al)和碳化物层(NbC,TiC),这就使得焊缝界面处的显微硬度峰值达691 HV1.0;通过接头拉伸性能试验,168 kg·m²惯量下的试样室温拉伸和高温拉伸(540℃)断裂位置均发生在42CrMo母材侧,断口形貌观察为典型的韧性断裂,室温抗拉强度达1 062.5 MPa,高温抗拉强度达687.5 MPa,均与42CrMo母材相当,这说明了界面处形成的金属间化合物和碳化物层促进了接头界面材料的冶金结合,有效的提高了焊接接头的力学性能。     

一种新型镍基耐蚀合金焊接接头的组织与力学性能

测试一种新型镍基耐蚀合金(X-2#)手工氩弧焊接接头的拉伸性能和硬度,并结合OM,SEM和EDS等技术研究焊接接头的组织和性能.结果表明,X-2#合金焊接接头焊缝区为铸态组织,熔合区从基体到焊缝金属组织过渡良好,热影响区没有晶粒明显粗化现象,母材晶粒尺寸约为65 mm,有利于接头的焊接.新合金焊缝区的Vickers硬度小于基体,但焊缝重熔区的硬度由于等轴晶数量增多而变大.合金中W和Mo等固溶强化元素及Al和Ti沉淀强化元素使X-2#合金焊接接头具有较好的高温强度及热稳定性.合金焊接接头室温与高温下的抗拉强度均低于母材,焊接系数η大于88%,焊缝区为接头最薄弱环节,拉伸断口均为韧性断口,断裂机制为正断与剪切断的混合断裂.     

T91钢EPRI P87镍基焊材焊接接头组织与性能

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、热膨胀仪、高温拉伸试验仪和冲击试验仪对T91钢EPRI P87镍基焊材焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究。试验结果表明,焊缝金属同T91钢母材形成良好的冶金结合,其组织结构为胞状枝晶γ相固溶体;同ENiCrFe-3镍基焊缝金属相比,EPRI P87焊缝金属的热膨胀系数同T91钢更为接近;焊接接头高温拉伸试样（400～600 ℃）断裂于T91钢母材位置,表明在高温服役条件下焊缝金属相比母材具有更高的强度;由于镍基焊材良好的塑韧性,在未热处理条件下焊缝金属表现出较高的冲击性能。     

焊接方法对C24S铝锂合金组织和性能的影响

对2 mm C24S铝锂合金薄板进行TIG焊和FSW焊接试验,焊后利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察分析两种焊接方法所得接头的显微组织,并测试其室温拉伸性能和显微硬度。结果表明:TIG焊所得接头组织粗大,焊缝气孔缺陷严重,焊缝区强化相大量溶解,接头抗拉强度仅为母材的47.9%,焊缝显微硬度为92 HV,且拉伸接头塑性较差;FSW焊焊缝成形良好,接头组织细小,且焊缝强化相并未溶解,接头拉伸强度达到母材的82.6%,焊缝显微硬度高达115 HV,接头塑性良好。     

激光焊接热输入对Ti2AlNb合金组织性能的影响

研究激光焊接热输入对Ti-22Al-27Nb(at%)合金焊缝成形和力学性能的影响,利用OM、SEM、XRD和TEM等手段对焊接接头的显微组织特征进行了分析,并探讨了焊后热处理对焊接接头组织性能的影响。结果表明,连续激光焊接可以获得无缺陷、成形良好的焊接接头。焊缝区域组织主要为柱状的B2相,柱状晶的生长方向垂直于熔合线。焊缝和热影响区的显微硬度要高于母材,焊缝的平均显微硬度最高。随着热输入的增加,焊接接头的室温抗拉强度增加,但是焊接接头的延伸率较低。焊接接头650℃高温强度为母材的71%~75%,塑性则仅为母材塑性的40%左右。经过焊后热处理,焊缝由B2+O相组成。O相增多使得焊缝的室温强度略有提高,且提高了650℃高温拉伸性能,高温抗拉强度最高可达母材的87.5%。     

铝锂合金FSW焊接接头的组织与性能

对2 mm的Al-Li-S-4铝锂合金薄板进行了FSW焊焊接试验,利用光学显微镜和扫描电镜观分析了焊接接头的显微组织和断口形貌特征,并对其室温拉伸性能和显微硬度进行了测试。结果表明:Al-Li-S-4铝锂合金FSW焊焊缝成形良好,接头组织细小,且焊缝强化相并未溶解,接头拉伸强度达到母材的82.6%,焊缝显微硬度高达115 HV,接头表现出良好的塑性。     

铝锂合金1420交流CMT焊接工艺及接头性能研究

采用交流CMT焊接方法对1420铝锂合金薄板进行了焊接试验,使用光学显微镜观察了焊接接头不同部位的显微组织,测试了接头横截面不同位置沿水平方向的显微硬度,并通过拉伸试验测定了焊接接头的力学性能。结果表明,焊缝成形良好,表面有少量气孔;焊缝区组织较母材粗大,熔合线附近出现了细晶区,未出现热裂纹;焊缝区域的显微硬度均低于母材,接头有软化现象;接头的抗拉强度和屈服强度均比母材低,熔合线附近是焊接接头的薄弱区域。     

坡口形状对GH536焊接接头组织及力学性能的影响

为探讨不同坡口角度对GH536镍基高温合金焊接接头组织及性能的影响,研究了其焊缝中心及热影响区组织、硬度及疲劳裂纹扩展速率。结果表明:随着坡口角度的减小,焊缝尺寸变大,热影响区范围扩大,焊缝中心的组织发生改变,硬度逐渐提高;相同应力强度因子幅条件下,GH536高温合金大角度坡口焊接接头具有较高的疲劳裂纹扩展速率,但小角度坡口的焊接接头疲劳裂纹扩展速率增加相对较快;在设计GH536镍基高温合金焊接坡口时,要综合考虑焊缝开裂的难易程度及疲劳裂纹扩展速率。     

FGH96/GH4169高温合金惯性摩擦焊接头组织与力学性能

在惯性摩擦焊机上对FGH96/GH4169高温合金进行了焊接,焊后利用光学显微镜、扫描电镜以及拉伸试验机等设备分析了接头的微观组织形貌、显微硬度、拉伸性能及断口形貌。结果表明:焊缝区组织为细小的等轴晶粒;热机影响区晶粒被拉伸呈流线型。接头室温拉伸强度可以接近母材的80%,显微硬度沿垂直于焊缝方向呈W形分布,硬度最低点位于GH4169侧热机影响区区域。断裂位置也位于该区域,断裂形式为韧性断裂。     

Incoloy 825镍基高温合金电子束焊工艺及接头组织与力学性能分析

采用电子束焊,对空冷器管箱Incoloy 825镍基高温合金进行对接焊试验. 通过对焊接接头的组织观察,并结合拉伸力学性能以及接头的冲击韧性等试验,分析镍基高温合金电子束焊接头的组织和力学性能. 结果表明, 采用电子束焊焊接镍基高温合金可以得到良好的焊接接头,焊缝区组织由大片等轴晶和少量柱状晶组成;焊缝区没有出现明显的元素烧损现象;焊缝、热影响区硬度达到母材硬度值;焊缝接头抗拉强度达到600 MPa,接近母材抗拉强度,接头断裂形式为韧性断裂;焊缝和热影响区的冲击吸收能量高于母材区,其中焊缝区的冲击吸收能量达到了262 J,冲击断口形貌为韧窝状.     

不同焊丝对T6态Al-12.7Si-0.7Mg合金焊接接头组织性能的影响

采用ER4047,ER5183和ER5356 3种焊丝对厚度为6 mm的T6态Al-12.7Si-0.7Mg合金进行平板对接试验,使用双脉冲MIG单面双道焊缝成形工艺,确定了3种焊丝对应的焊接工艺参数并且获得了良好的焊缝成形。在此基础之上,对焊接接头进行金相组织观察和力学性能测试。结果表明,使用ER4047焊丝的焊缝接头组织与ER5183和ER5356接头组织有明显差别;3种接头的拉伸试验具有不同的断裂模式,采用ER5183焊丝的接头强度最高,约为母材的70%;显微硬度结果表明,T6态的母材受焊接热输入的影响后,热影响区内存在软化现象。     

Ti60钛合金/GH3128高温合金电子束焊接头脆裂原因分析

对Ti60钛合金和GH3128高温合金进行了电子束焊接,对接头显微组织、相成分和显微硬度进行分析. 结果表明,Ti60和GH3128电子束焊接性较差,在焊后产生裂纹. 焊缝内生成TiNi,Ti2Ni,TiCr2和TiNi3等脆性化合物,使得接头脆性增大. 焊缝区的硬度高于母材,钛侧焊缝区硬度值水平略高于镍侧焊缝区. 接头残余应力数值分析表面接头存在较大的横向残余拉应力,应力峰值达到704 MPa,使得钛/镍电子束焊接头在焊后随即开裂.     

Q235B+304薄内衬复合管对接焊缝组织与性能

针对复层无法单独施焊的0.6 mm+4.0 mm的Q235B+304薄内衬复合管，采用过渡层+两层盖面层的3道次焊接方法及钨极氩弧焊（TIG），分别采用常用的ER309L焊丝、ERNiCrMo-3镍基合金焊丝及带药皮的TGF309L焊丝进行过渡层的焊接，采用ER70S-6焊丝进行盖面层焊接，设计了3种焊接方案，对焊接接头进行了显微组织分析、拉伸、硬度测试，重点分析过渡层焊缝性能，验证采用过渡层+两层盖面层的3道次焊接方法对薄内衬复合管进行焊接的可行性，并对3种过渡层焊材的焊接接头性能进行比较。结果表明，3种焊接方案的焊缝成形良好，3种过渡层焊材与复合管之间均具有良好的焊接性；采用ER309L和TGF309L焊丝的过渡层焊缝为奥氏体加少量蠕虫状铁素体组织；采用ERNiCrMo-3焊丝的过渡层焊缝由细小的富镍奥氏体等轴晶及晶间组织构成；采用ER70S-6焊丝的盖面层焊缝为板条状马氏体组织。3组焊接接头抗拉强度均达到复合管基层母材基本要求，基层母材-过渡层焊缝的熔合线附近均会由于发生碳迁移导致局部硬度增大，这是接头的薄弱环节。     

FGH98合金惯性摩擦焊接头显微组织与力学性能

采用惯性摩擦焊连接FGH98合金,研究了热处理对FGH98合金惯性摩擦焊接头显微组织以及力学性能的影响。结果表明,原始态焊接接头焊合区主要由γ 和 γ′ 两相组成,γ′相在焊接过程中发生了回溶,残余γ′相尺寸和数量均明显降低,经过热处理后,焊合区晶粒尺寸、残余γ′ 相的尺寸和数量未发生明显变化;原始态焊接接头的焊合区的硬度值最高,在焊合区的中心区域存在硬度降低的现象,热处理态焊接接头显微硬度整体分布相比原始态硬度值未发生较大变化;焊接接头室温拉伸的断裂位置在母材区,屈服强度大于1 130 MPa,达到母材的93%以上;抗拉强度大于1 616 MPa,达到母材的99%以上;750 ℃拉伸的断裂位置在焊缝区,屈服强度大于1 025 MPa,达到母材的99%以上;抗拉强度大于1 197 MPa,达到母材同等水平。 创新点：(1)采用惯性摩擦焊焊接FGH98镍基粉末高温合金,研究了热处理前后的焊接接头微观组织形貌。 (2)结合微观组织分析,对力学性能进行了研究。     

Nb521铌合金电子束焊工艺研究

对Nb521铌合金进行了电子束焊工艺试验研究,优化了工艺参数,分析了焊缝表面成形及焊接接头组织、常温和高温力学性能.结果表明:Nb521具有良好的电子束焊接性能,焊缝常温拉伸强度、屈服强度均能达到母材的95％以上,延伸率达到母材的86.7％,在1600℃以下焊缝性能良好.