Al-Mg合金电子束填丝焊接头的显微组织与力学性能

采用ER5183焊丝作为填充材料,对厚度为2 mm的Al-Mg合金进行真空电子束填丝焊接,并对焊接接头的微观组织及力学性能进行分析测试。结果表明,在合适的焊接工艺条件下,获得的Al-Mg合金接头焊缝成形良好。微观分析显示,接头熔合区为柱状晶和等轴状枝晶组织,主要由α(Al)基体相和β(Al₃Mg₂)强化相组成,焊缝中存在大量的缠结位错和第二相粒子。力学性能测试表明,与母材区的硬度相比,接头熔合区的硬度有所降低。在最佳工艺条件下获得接头的抗拉强度为311.2 MPa,达母材抗拉强度的96.9%。接头拉伸断口表面分布的韧窝数量较多,呈明显的韧性断裂特征。      

ER5356焊丝用于7075铝合金MIG焊接头热处理性能

采用MIG焊使用ER5356焊丝进行3 mm厚7075铝合金对接焊,焊后接头进行T6热处理。通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜与能谱仪结合室温拉伸、显微硬度与电化学腐蚀分析接头组织、力学性能与耐蚀性。结果表明：焊接时熔池流动将母材熔化部位的Zn,Cu等合金元素带入焊缝,析出MgZn₂与AlCuMg相,成为焊缝进行热处理强化的基础;热处理后,大部分析出相溶入基体形成固溶+时效强化,接头抗拉强度提升20%,焊缝硬度提升18.4%,耐蚀性提高。但由于从母材流入焊缝的合金元素含量有限,焊丝与母材力学性能的差异与热影响区软化现象无法消除。     

Mg-Y-Nd-Zr镁合金焊接接头的显微组织与力学性能研究

目的研究Mg-Y-Nd-Zr镁合金焊接接头显微组织和力学性能。方法采用钨极氩弧焊工艺制备Mg-Y-Nd-Zr合金焊接接头,采用金相显微镜、扫描电子显微镜观察焊接接头显微组织,采用能谱测试主要合金元素含量,采用电子万能实验机测试焊接接头的力学性能,采用维氏硬度计测试焊接接头的硬度。结果Mg-Y-Nd-Zr合金母材、焊缝区与热影响区平均晶粒尺寸分别为80, 30, 95μm。焊接接头的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为295 MPa, 188 MPa和3.0%。结论 Mg-Y-Nd-Zr合金母材、焊缝和热影响区晶粒均为等轴晶,与母材相比,热影响区未发生晶粒粗化,焊缝区晶粒明显细化,析出相Mg24Y5增多。Mg-Y-Nd-Zr合金焊接接头经525℃×12 h固溶+225℃×12 h时效处理后,各区域的硬度差异不大。抗拉强度达到母材的93%,断后伸长率达到母材的67%。     

固溶处理对304/Q245R焊接接头组织及性能的影响

为研究固溶处理对304奥氏体不锈钢和Q245R碳钢异种金属焊接接头显微组织及性能的影响,采用E309-16奥氏体不锈钢焊丝对6 mm厚的304/Q245R板材进行手工电弧焊,焊后使用箱式电阻炉对焊接接头进行固溶处理,对焊接接头进行显微组织观察和力学性能测试.结果表明:相对于固溶处理前,固溶处理后的接头焊缝组织为灰色奥氏体和黑色铁素体,枝晶偏析程度明显降低,Cr、Ni等合金元素分布较为均匀;焊缝和碳钢侧热影响区硬度值均有所提高,最高硬度值为304.59 HV,出现在焊缝位置;接头抗拉强度较高,达570 MPa,拉伸断裂发生在母材Q245R碳钢部位.另外,对焊缝进行XRD测定,未检测到不利于接头性能的相,这表明固溶处理后的异种金属接头性能良好,能够满足工程中的实际需求.     

不同填充材料下316LN/Inconel 718异种激光焊接头的显微组织与力学性能

目的研究不同填充材料下316LN/Inconel 718异种激光焊接接头的显微组织、显微硬度及室温拉伸性能。方法分别对316LN/Inconel 718异种材料在不填充焊丝、填充ER316LMn焊丝和填充HGH4169焊丝的情况下进行激光对接试验。采用XJP-2C型倒置光学显微镜观察不同填充材料下接头的显微组织,401MVD型数显显微硬度计测量不同填充材料下接头显微硬度,WDW-100型万能电子试验机测量不同填充材料下接头的室温拉伸抗拉强度,最终,对不同填充材料下316LN/Inconel718激光焊接接头的显微组织和力学性能进行对比分析。结果不填充焊丝与填充ER316LMn焊丝时,可获得外观成形良好的焊接接头;填充HGH4169焊丝时,接头外观成形稍差,但力学性能较好;不填充焊丝时,焊缝组织主要为柱状树枝晶、胞状晶和等轴树枝晶,填充焊丝时,焊缝组织主要为柱状树枝晶和胞状晶。填充焊丝和不填充焊丝情况下,316LN侧熔合区均会产生分层现象,而Inconel 718侧熔合区分层现象则不明显;当填充HGH4169焊丝时,焊缝的显微硬度值与抗拉强度值最大,焊缝填充ER316LMn焊丝时次之,不填充焊丝时最小。接头抗拉强度最大值为764.59 MPa,接头断裂方式为典型的韧性断裂。结论填充焊丝较不填充焊丝时,接头的力学性能有所提高,且填充HGH4169焊丝时,接头的力学性能达到最佳,但焊缝的宏观成形难以控制。     

交流磁场辅助铜-钢TIG填丝焊接头组织和力学性能

通过添加纵向交流磁场,以HS201纯铜焊丝为填充金属,对厚度均为2 mm的T2紫铜和Q235钢板进行TIG对接实验,研究添加磁场时的接头成形、组织结构及力学性能.结果表明:添加磁场后的焊缝表面成形良好.最佳工艺参数为:当焊接电流IE=95 A,焊接速率v=95 mm/min,磁场频率f=25～35 Hz,磁场电流I=0.4～0.6 A,接头力学性能较好,其抗拉强度最高为223.5 MPa,相比无磁场提高了44.5％.铜-钢TIG焊接头主要分为钢侧热影响区、熔合区、焊缝区和铜侧热影响区.添加交流磁场后,钢侧热影响区中的铁素体形态由大块状变为针状和侧板条状;焊缝区组织由胞状晶转变为细密均匀的胞状树枝晶;铜侧热影响区组织明显细化.添加磁场后,接头熔合区和焊缝区的相的种类未发生变化,均由(α-Fe)+(ε-Cu)组成;熔合区的溶质偏析现象得到改善,其(α-Fe)+(ε-Cu)颗粒由粗大的弥散分布状态转变为细小的聚集分布状态;焊缝区组织细化,且其均匀性明显提高,使得接头熔合区与焊缝区的硬度梯度相对减小.     

增材制造GH3625与轧制GH3625激光焊接头组织及力学性能分析

本工作对激光增材制造GH3625(以下简称3D-GH3625)与轧制GH3625进行激光焊接试验，研究激光功率对其焊接接头的显微组织和力学性能的影响，并对其焊接接头的显微组织演变规律进行分析。结果表明，随着激光功率增加，两侧焊缝的熔合区完成由胞状晶向胞状树枝晶转变，而在激光功率相同时，厚板从上到下两侧熔合区的组织形态由上层的柱状晶和胞状晶转变为下层的柱状树枝晶，焊缝中心区由上层的柱状树枝晶和等轴树枝晶转变为下层的柱状树枝晶。当P=5.0 kW,焊接接头无明显表面缺陷、力学性能优良，抗拉强度高达861 MPa,伸长率达到50%左右，对接头断口进行分析，发现断口处有块状MC、部分撕裂棱和孔洞存在。随着激光功率的增加，接头抗拉强度从最高860 MPa下降至833 MPa。     

K447A+GH4169惯性摩擦焊工艺试验研究

本工作针对铸造高温合金K447A+变形高温合金GH_4169异质材料惯性摩擦焊接(IFW)接头的微观组织和力学性能进行分析,结果表明,K447A+GH_4169惯性摩擦焊接头飞边主要由GH_4169一侧产生;GH_4169及K447A一侧在界面近域均形成了细小再结晶区,热处理后焊缝组织中析出细小的γ′相,GH_4169一侧焊缝中δ相几乎全部溶解,热力影响区中δ相部分回溶,时效处理后无明显析出现象;界面元素浓度检测结果显示在结合界面处形成了元素扩散过渡区。GH_4169+K447A惯性摩擦焊接头的抗拉强度与K447A相当,高温持久性能测试试验时间超过75h。     

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。     

热处理对2519铝合金接头组织及性能的影响

研究了焊后时效及固溶＋时效热处理对2519铝合金焊接接头组织和力学性能的影响．结果表明,时效处理后,处于欠时效态的焊缝析出强化相增加,硬度升高,而过时效态的热影响区软化区组织和硬度没有明显变化,焊接接头的强度略微提高,塑性下降．固溶＋时效处理后,焊缝中网状共晶减少,焊缝和热影响区软化区内的析出相形态变为细小的针状,且数量增加,焊缝金属硬度明显提高,热影响区的软化现象消失,焊接接头的强度和塑性显著增加．     

ZM5镁合金TIG焊接接头组织与力学性能

采用TIG焊对ZM5镁合金进行焊接,利用光学显微镜、显微硬度仪和拉伸试验机对ZM5镁合金接头的组织特征和力学性能进行研究。结果表明:ZM5合金TIG焊接接头是由热影响区、部分重熔区和焊缝组成。热影响区组织是由初生α-Mg相基体和主要分布在晶界上的α-Mg+β-Mg17Al12共晶相组成;部分重熔区中共晶相不仅大量析出在晶界上,在晶内也呈现出较均匀的弥散析出,而且其β-Mg17Al12相出现显著长大;焊缝组织则是典型的树枝晶形貌,枝晶为初生α-Mg相,枝晶间是α+β共晶相。组织形貌的差异导致接头各区域有着不同的显微硬度,也使得接头的抗拉强度和塑性都低于母材。     

固溶温度对等离子快速成形Inconel625合金组织的影响

为了优化快速成形零件组织和力学性能,利用脉冲等离子焊接快速成形工艺制备了Inconel625合金薄壁零件.采用扫描电镜、透射电镜研究了固溶温度对成形零件组织的影响规律.结果表明:沉积态组织以胞状枝晶为主,具有较强生长取向性的外延枝晶组织特征,同时,在枝晶间隙析出大量的Laves相和少量的MC碳化物.经过720℃/1 h的固溶处理,金相组织没有发生明显变化,但导致γ″(Ni3Nb)相的析出.经850℃固溶处理,组织中的Laves相部分被溶解,生成了针状δ相.当固溶温度升高到980℃,Laves相几乎完全溶解,δ相发生了部分回溶.而经过1 080℃固溶处理,消除了元素的偏析和Laves相,但再结晶导致晶粒严重长大.980℃是最佳的固溶处理温度.     

深潜器用Ti80厚板电子束焊接接头组织性能研究

采用电子束焊接方法焊接深潜器用56 mm厚Ti80合金,并对焊接接头的组织结构和力学性能进行研究。结果表明,焊接接头成形良好,无缺陷;焊缝组织为马氏体α相和残余β相组成的网篮组织;熔合区界线明显,过热区十分窄;热影响区组织由初生α相、马氏体α相和β相组成;焊接接头各区域显微硬度值分布不均匀,由焊缝至母材显微硬度值逐渐下降;拉伸断裂发生在远离焊缝的母材处,接头抗拉强度为935.3 MPa,大于原始母材的911.8 MPa;焊缝冲击吸收功为36.3 J,由焊缝至母材冲击吸收功值逐渐增大,接头各区域冲击断裂方式均为韧性断裂。     

5383铝合金电子束焊接接头组织与性能研究

通过金相观察、力学性能试验和SEM技术研究了5383铝合金真空电子束焊接接头的金相组织、力学性能和断口形貌特征。结果表明,焊接接头的拉伸强度低于母材;焊缝区组织主要为基体上均匀散布的强化相,熔合区为柱状树枝晶;在焊缝熔合线附近由于一次枝晶的生长方向受凝固过程中温度梯度的影响,微观组织为垂直于熔合线方向的柱状树枝晶;焊接接头的拉伸断口呈韧窝特征,但底部易出现气孔缺陷,单纯采用扫描函数不能完全消除根部气孔缺陷。     

Ti700sr高温钛合金TIG焊接接头组织及性能研究

采用TIG焊接方法对Ti700sr高温钛合金板材进行了焊接,研究了接头的组织形貌、硬度分布及力学性能。结果表明,Ti700sr高温钛合金板材焊接后的接头成形良好,焊缝区组织由粗大的柱状晶及细长的针状α相构成,热影响区组织由细针状α和残余β相构成,热影响区析出相得到有效控制,相边界上无明显硅化物析出;焊接热影响区的硬度相对较高,焊缝的硬度相对较低;接头室温抗拉强度约为903 MPa, 700℃高温抗拉强度为397 MPa,焊缝强度低于母材的。      

热处理对GH4169激光焊接头组织性能的影响

针对2 mm厚的GH4169镍基合金板材进行激光对焊,研究热处理对GH4169激光焊接头组织和性能的影响。采用线切割方法制备激光焊接头试样,对热处理和非热处理激光焊接头进行拉伸实验、硬度测定、OM分析、SEM分析、EDS分析和XRD相分析。实验结果表明:热处理后接头抗拉强度为1372 MPa,延伸率为14%,焊缝平均硬度为473HV;较未热处理接头强度提高52%,延伸率降低71%,硬度提高69%。OM、SEM、EDS和XRD分析表明:对GH4169激光焊接头热处理能细化焊缝晶粒,改善枝晶形态,消除残余应力,析出δ相、γ′相和γ″相,使得焊接接头硬度和强度有所提高。     

TA23合金不同焊接方法接头组织性能研究

采用CMT、TIG和EBW焊对TA23合金进行焊接,对比分析了不同焊接方法下接头微观组织和力学性能的差异。结果表明,焊接热输入直接影响焊缝晶粒尺寸和焊接接头宽度,TIG焊缝晶粒尺寸最大,CMT次之,EBW最小;EBW接头宽度为5 mm,CMT接头宽度为7 mm,TIG接头达14 mm;3种焊接方法焊缝区域组织均由马氏体α相、片层状α相和残余β相组成,热影响区组织形态介于焊缝和母材组织形态之间;3种焊接方法焊缝区显微硬度和接头抗拉强度均大于母材,其中EBW焊缝区显微硬度值最大,TIG焊接头抗拉强度最高,CMT焊缝显微硬度和接头抗拉强度均居中。     

13MnNiMoNbR与00Cr19Ni10异种钢焊接接头的组织与性能

首先将H309L焊丝堆焊在13MnNiMoNbR钢板坡口上,再将堆焊后的13MnNiMoNbR钢板与00Cr19Ni10钢板用H308L焊丝填充焊接,得到了13MnNiMoNbR与00Cr19Ni10异种钢焊接接头,并对接头的显微组织及硬度进行了分析。结果表明：13MnNiMoNbR钢板侧熔合线附近出现了粗大的铁素体组织,形成脱碳层,而H309L焊缝侧的奥氏体堆焊层熔合线附近出现了黑色的非常细小的碳化物析出层;由于碳化物的析出或是固溶碳,使H309L焊缝侧增碳层处的硬度明显升高。     

焊丝成分对T91/316L异种钢焊接接头微观组织和力学性能的影响

T91马氏体钢与316L奥氏体钢异种钢的焊接主要应用于超超临界机组(USC)和核电领域中的加速器驱动次临界洁净核能系统(ADS)。本研究采用ER309L、ER316L和ERNiCr-3三种不同的焊丝,使用钨极氩弧(TIG)焊对T91马氏体不锈钢和316L奥氏体不锈钢进行了焊接,并对焊接接头进行了微观组织和力学性能分析,同时研究了焊后热处理对焊接接头的影响规律。研究结果表明,使用三种焊丝获得的焊缝的微观组织都是粗大的奥氏体枝晶,且其枝晶的晶粒垂直于熔合线往焊缝中心生长。焊态下焊接接头拉伸试样在T91侧的粗晶热影响区(CGHAZ)发生脆性断裂,经过焊后热处理(750 ℃/1 h)的焊接拉伸试样的韧性断裂均发生在316L母材处,且抗拉强度显著上升,这表明焊后热处理能够提高T91/316L异种钢焊接接头的拉伸性能。在未焊后热处理状态下,使用ERNiCr-3焊丝获得的焊接接头焊缝的冲击性能优于其他焊丝。焊态下焊接接头硬度在T91侧熔合线处显著升高,而焊后热处理后T91侧熔合线处的硬度凸起几乎消失。     

粉末高温合金FGH96线性摩擦焊接头组织与力学性能

利用自制的XMH-160型线性摩擦焊机进行了FGH96高温合金的初步焊接实验,分析了接头组织特征,并测试了接头拉伸性能和显微硬度。结果表明:FGH96合金接头焊缝区为细晶区,热力影响区则粗、细晶共存,粗晶主要位于近焊区;接头的抗拉强度接近母材,而韧性较差;显微硬度从焊缝到母材呈现为高低高的变化趋势,热力影响区中部为最低值。除与晶粒尺寸有关外,接头力学性能还与不同区域的强化相含量与分布及晶格畸变程度等因素有关。对于FGH96线性摩擦焊接头,一方面需通过改进焊接工艺来消除焊接界面的孔洞缺陷,另一方面需通过焊后热处理来改善接头的组织及力学性能。