AZ31镁合金及其TIG焊接接头断裂机理研究

对AZ31镁合金及其焊接接头进行拉伸、冲击和疲劳试验,分析了镁合金的断裂机理及疲劳裂纹扩展方向.母材拉伸试验结果表明,试样几乎没有缩颈,抗拉强度为236.29 MPa;焊接接头的抗拉强度为185.68 MPa,拉伸断裂从焊接接头焊趾部位启裂,抗拉强度为母材的78%.冲击试验在-80～340 ℃进行,结果表明,在较低温度下AZ31镁合金冲击韧性较小,断口为准解理形貌的脆性断裂;随着温度的增加,断裂形式由准解理+韧窝形貌的混合断裂过渡为韧性断裂;在常温下焊缝中心的冲击韧性比母材的高,但热影响区的冲击韧性较差.AZ31B镁合金母材的疲劳强度为66.72 MPa,对接接头的疲劳强度为39.00 MPa;母材疲劳断口由解理台阶组成,为脆性断裂;焊接接头疲劳断口由解理和准解理台阶组成,为脆性断裂.     

AZ71镁合金TIG焊焊接接头微观组织与力学性能

采用钨极氩弧焊接方法对2.2mm厚镁合金AZ71薄板进行焊接加工。焊后对接头进行拉伸试验和硬度测试,结果表明:采用90A的电流焊接时,接头抗拉性能最好(281.23MPa),达到母材的89.58%。断裂发生在焊缝区,焊接接头断口呈准解理断口,接近解理断口;母材断裂为延性断裂,断口呈韧窝断口;焊缝区显微硬度最高,其次是母材,热影响区硬度最低。     

镁稀土合金的焊接性研究

采用手工钨极氩弧焊(TIG焊)对3mm厚的镁稀土合金(Mg.5wt%Gd-0.8wt%Zr)薄板进行对接焊,分析了其焊缝成型、接头显微组织、力学性能和断裂机理.结果表明:当电流为80～85A、焊速为4～5mm/s时,焊缝区无夹渣,成型性好,未发现裂纹和气孔缺陷.相对母材和热影响区,焊缝的晶粒明显细小,显微硬度比热影响区和母材稍高.接头抗拉强度可达母材的72.24%,接头试样从焊缝处断裂,扫描断口为典型的解理断裂,而母材试样出现明显的撕裂韧窝.     

AZ31B镁合金点焊接头拉剪断裂特征

针对板厚2 mmAZ31B镁合金板材在DZ-3×100三相次级整流点焊机上进行焊接.通过对其焊接接头的拉剪试验、金相显微观察、断口SEM分析、XRD分析,研究了镁合金点焊接头拉剪断裂特征.结果表明,点焊接头拉剪断裂呈现拉剪撕裂和整核断裂两种断裂形式.熔核处断口为韧性-脆性混合型断裂,母材断口处呈现一典型的韧性断裂特征.熔核与母材的物相基本一致.母材焊后,晶界及晶面上析出硬而脆的Mg17Al12金属间化合物,且所占比例远远超过母材基体,熔核区域的断裂倾向增大,Mg17Al12金属间化合物在XRD图谱上衍射峰强.     

自然时效对2024铝合金搅拌摩擦焊接头拉伸性能和显微硬度的影响

对5 mm厚2024高强铝合金搅拌摩擦焊对接接头进行自然时效处理,时效时间为17520 h,研究焊接态和自然时效态接头的微观组织、显微硬度、力学性能和断口形貌。结果表明,自然时效态接头拉伸性能和显微硬度均较焊接态有所提高,当转速为1000 r/min,焊速为60 mm/min时,焊接接头组织经过自然时效析出大量细小且弥散分布的强化第二相,拉伸性能和显微硬度的改善最显著,抗拉强度达到了354.6 MPa,提高12.9 MPa,达到母材的84.4%,断裂发生在热影响区。焊核区硬度最高值为145.7 HV。自然时效态接头断口形貌呈现典型的韧-脆混合断裂特征。     

铝/钛异种金属填丝电子束熔钎焊接头组织与性能

采用填丝电子束熔钎焊对TA2纯钛和1060纯铝进行了焊接试验,分别对接头显微组织、相组成、抗拉强度和显微硬度进行了分析. 结果表明,采用填丝电子束熔钎焊可以实现纯钛与纯铝的有效连接,接头抗拉强度为98.8 MPa,达到铝母材的96.7%. 接头呈现典型的熔钎焊特征,由钛侧钎焊接头及铝侧熔焊接头组成. 熔钎焊界面存在Ti-Al金属间化合物层,其厚度小于2 μm,未对接头性能强度产生影响. 铝侧熔化区内存在散布的金属间化合物起到一定强化作用,显微硬度最低值位于铝侧热影响区内,拉伸断裂于该区域.     

Ni_3Al基高温合金JG4356焊接性能和工艺研究

采用真空电子束焊焊接金属间化合物Ni_3Al基高温合金JG4356,利用OM和SEM观察焊接接头的微观组织,利用EDS分析相成分,使用万能力学试验机和显微硬度仪测试焊接接头的力学性能,并观察拉伸断口的形貌。JG4356合金电子束自熔焊中,焊缝熔深和熔宽与电流成正比关系,增大加速电压和降低焊接速率有利于增大焊缝深宽,但过小的焊接速率或低电压小电流焊接会造成焊缝熔宽大于熔深。采用焊接电流10.8 m A、加速电压50 kV、焊接速度760 mm/min的工艺条件对2 mm板材进行无坡口对接焊,可以获得表面形貌良好,室温抗拉强度高于母材的焊接接头。焊接接头平均抗拉强度高达761 MPa、伸长率3.9%,断裂模式为准解理断裂;焊缝和热影响区硬度较高,平均值分别为395.8 HV和342.3 HV;母材为333.6 HV。     

2A12铝合金TIG焊接接头显微组织及性能

采用ER4043焊丝对2A12铝合金进行钨极惰性气体保护焊(TIG焊),通过显微组织观察(OM和SEM)、拉伸性能及硬度检测,对焊接接头显微组织及性能进行了研究。结果表明:2A12焊接接头热影响区晶粒大小不一。焊缝区显微组织为典型的铸态枝晶,呈现网状分布特征,枝晶组织的生长具有方向性。焊接接头抗拉强度平均值为281.3MPa,为母材的67.9%。母材断口呈韧窝型延性断裂,焊缝断口呈脆韧型混合断裂。焊缝中心硬度较低,其值为86 HB。热影响区是焊接件的最薄弱环节,硬度最低,仅为82 HB。275℃×12 h热处理对2A12焊接件的硬度影响很小。     

时效处理对T92摩擦焊焊接接头微观组织和力学性能的影响

对T92摩擦焊焊接接头在625℃进行不同时间的时效处理,研究了接头组织与性能。结果表明,随着时效处理时间的延长,焊合区、热影响区和母材区基体组织仍为板条马氏体组织,马氏体板条束和板条尺寸没有变化,析出相数量逐渐增多。Cr23C6碳化物的聚集和长大导致焊接接头的屈服强度和抗拉强度逐渐下降,拉伸试样的断裂模式为脆性解理,断口形貌为较平坦的解理面。焊接试样的冲击韧性也随之下降,冲击试样断裂模式逐渐由韧窝断裂向解理断裂转变,断口形貌为沿晶脆性解理。     

1420铝锂合金搅拌摩擦焊接力学性能

针对厚度为2.8 mm的1420铝锂合金进行搅拌摩擦焊接研究,了解搅拌摩擦焊工艺参数对接头组织和性能影响.结果表明,在优化焊接参数条件下,1420铝锂合金的搅拌摩擦焊接头抗拉强度和断后伸长率均能够达到母材的90%,并且较大的焊接热输入有利于进一步提高搅拌摩擦焊接头的强度系数.通过拉伸断口扫描及显微硬度观察,1420铝锂合金搅拌摩擦焊接头拉伸断口主要为准解理和韧窝断裂的复合断口,对比各个区域的显微硬度,焊缝区域硬度高于母材,且后退侧热力影响区硬度最高,而且搅拌摩擦焊接头中存在典型的"S"线特征.     

薄片状TiNi形状记忆合金的激光对接焊

采用低功率脉冲激光对厚度为0.2mm的TiNi形状记忆合金进行了对接焊,研究了接头的抗拉强度、断裂应变、相变过程和形状记忆效应.试验发现,低功率脉冲激光能够实现薄片状TiNi合金的良好焊接.冷轧态TiNi合金焊后接头的强度达到母材的97%,断裂应变为母材的95%,对接头进行焊后退火处理其强度有所提高,高于冷轧态母材、达到退火态母材的63.6%,断裂应变为退火态母材的82.5%.冷轧态TiNi合金焊接接头经焊后退火处理,其相变过程和退火态母材接近,形状记忆效应基本和退火态母材相同.     

S355NL耐低温热轧H型钢焊接接头组织性能分析

对S355NL耐低温欧标HE1000B大规格热轧H型钢进行SMAW焊接工艺试验，测试分析了焊接接头的组织和性能。结果表明：S355NL热轧H型钢焊接接头抗拉强度不小于514 MPa，-40 ℃冲击吸收功平均值不小于83 J，热影响区硬度不大于209HV10，组织由不同形貌的铁素体、珠光体和粒状贝氏体构成，均满足标准的要求。     

S355NL耐低温热轧H型钢焊接接头组织性能分析

对S355NL耐低温欧标HE1000B大规格热轧H型钢进行SMAW焊接工艺试验,测试分析了焊接接头的组织和性能。结果表明：S355NL热轧H型钢焊接接头抗拉强度不小于514 MPa,-40 ℃冲击吸收功平均值不小于83 J,热影响区硬度不大于209HV10,组织由不同形貌的铁素体、珠光体和粒状贝氏体构成,均满足标准的要求。     

TiNi形状记忆合金片激光微焊接接头的组织性能

采用脉冲激光实现了0.2mm厚TiNi形状记忆合金的对接焊,研究了焊接接头的抗拉强度、断裂形貌、组织和相变过程。结果表明,脉冲激光能够实现薄片状TiNi形状记忆合金的良好对接焊,焊接接头的抗拉强度可达683MPa,为冷轧态母材的97%,断口形貌与母材相似,均为延性断裂。根据晶粒尺寸和显微组织的不同,接头可分为4个区。焊缝中心区为细小的等轴晶,而焊缝边缘为柱状晶组织。对焊接接头进行焊后退火处理后其相变过程与退火态TiNi形状记忆合金的接近。     

Nd:YAG激光焊接800 MPa TRIP钢的接头组织与性能

采用Nd:YAG激光对强度为800MPa,厚度为1.2mm的TRIP钢板进行焊接.研究焊接速度对焊缝外观和截面成形的影响及接头的组织特点、硬度、强度和成形能力.激光功率相同,焊接速度较低时焊缝易产生气孔,速度较高时易发生飞溅;焊接速度对焊缝熔深及熔宽也有影响.焊缝组织主要由马氏体构成,从焊缝、热影响区到母材,组织中马氏体含量下降,接头的最高硬度出现在焊缝或热影响区.在平行于焊缝方向,焊接接头的抗拉强度高于母材,垂直于焊缝方向,接头的抗拉强度与母材相当.由于焊缝中出现马氏体,接头的塑性和韧性降低,板材的冲压成形能力下降.     

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.     

CO_2激光焊接600MPa DP钢接头组织与性能

采用CO2激光对抗拉强度为600MPa,厚度1.4mm的DP钢进行焊接.研究焊接速度对焊缝外观和截面成形的影响、接头的组织特点、硬度、强度和成形能力.结果表明,激光功率相同,焊接速度较低时焊缝易产生气孔,焊接速度较高时易发生飞溅;焊接速度对焊缝熔深及熔宽也有影响.焊缝区组织主要由马氏体构成,从焊缝、焊接热影响区到母材,组织中马氏体含量下降,接头的最高硬度出现在焊缝或热影响区.在平行于焊缝方向,焊接接头的抗拉强度高于母材,垂直于焊缝方向,接头的抗拉强度与母材相当.由于焊缝出现马氏体组织,接头的塑性和韧性降低,板材的冲压成形能力下降.     

两种规格超细晶粒钢的激光焊接

超细晶粒钢依靠微米级或亚微米级的铁素体,使钢的强度和韧性大大提高。本文分析了超细晶粒钢的焊接性及激光焊接的特点,进行了超细晶粒钢的激光焊接试验,并与等离子弧焊接、MAG焊接进行了比较,超细晶粒钢激光焊接接头粗晶区有较好的韧性,采用较小的激光功率并配合较慢的焊接速度,可减小粗晶区硬化倾向。终轧温度较高的SS400钢激光焊接接头强度高于母材,深度轧制钢激光焊接接头出现再结晶软化区,当软化区宽度较窄时,不影响整体接头强度,SS400钢和深度轧制钢激光焊接接头均有好的弯曲塑性。     

Microstructure and Properties of Friction Stir Welded Joints of Al-Mg-Sc Alloy Plates

采用搅拌摩擦焊对铝镁钪合金热轧板和冷轧-退火板进行焊接。测定焊接接头的硬度分布和拉伸力学性能,采用金相和透射电子显微技术分析焊缝区显微组织特征和力学性能的关系。结果表明,热轧板和冷轧-退火板搅拌摩擦焊焊接系数高达92%;焊接接头上焊核区硬度最低、拉伸断口位于焊核区;焊核区在热循环作用下发生部分再结晶导致的亚结构强化的减弱以及Al3(Sc,Zr)粒子共格强化作用的消失是搅拌摩擦焊焊核区强度下降的主要原因。     

Microstructure and Mechanical Properties for TIG Welding Joint of High Boron Fe-Ti-B Alloy

采用钨极气体保护焊,以基体金属作为焊接填料,可以成功实现对高硼Fe-Ti-B合金的焊接。对焊件的微观结构进行了分析,研究表明,高硼Fe-Ti-B合金的焊接质量良好,焊接接头处不存在裂纹、未熔合、未焊透等缺陷;熔合区和热影响区的微观结构与基体明显不同,但能谱分析表明其化学成分非常均匀。对焊件进行了力学性能测试。测试结果表明,相对于基体材料,焊件的屈服强度略有升高,但抗拉强度降低。尽管如此,焊后高硼Fe-Ti-B合金的抗拉强度高于580 MPa,屈服强度高于400 MPa,焊件的力学性能已达到一个较高的水平。