SUS304不锈钢点焊接头的超声C扫描及力学性能研究

针对SUS304不锈钢点焊接头进行静力学和疲劳试验,采用三参数幂函数方法建立点焊接头的载荷-寿命曲线;采用超声扫描显微镜对接头点焊区域进行超声波C扫描成像,分析焊接电流对点焊熔核直径及抗拉强度的影响.结果表明:基于熔核C扫描图像的灰度值分布特征,可清晰甄别点焊接头熔核直径以及过烧、飞溅等熔核内部缺陷,实现点焊接头的无损检测;当焊接电流为8.5~10.5 k A时,点焊接头熔核直径从4.03 mm增至5.04 mm,接头抗拉强度呈先增大后减小的变化趋势,在焊接电流10.0 k A时,抗拉强度值出现拐点,接头最大抗拉强度为12.91 k N.在30%载荷水平时,点焊接头疲劳断裂形式为纽扣断裂;在20%和15%载荷水平时,基板呈眉状裂纹疲劳断裂.     

镀锌钢板点焊焊接接头组织与性能

采用了合理的电阻点焊焊接参数对镀锌钢板进行焊接,研究了点焊参数对焊接接头组织和性能的影响,分析了焊接接头的硬度分布和拉伸断口断裂机理。结果表明,焊接接头的抗拉强度随着焊接电流和焊接时间的增加均呈先增大后减小趋势;焊缝区铁素体组织随着焊接电流的增大现象明显,而焊缝区铁素体组织却随着焊接时间的增加而变得细密;焊接接头的焊缝区的硬度均匀,且高出母材很多;焊接接头断口表现出明显的延性断裂特征。     

顶锻压力对1045钢/5Cr5MoV模具钢摩擦焊组织与性能的影响

采用连续驱动摩擦焊实现了1045钢与5Cr5MoV模具钢异种钢材的优质高效连接,获得了成形以及力学性能良好的焊接接头。微观组织和力学分析表明:焊缝为马氏体、珠光体和铁素体的混合组织。随着顶锻压力增大,1045钢侧焊接热影响区晶粒度减小,5Cr5MoV模具钢侧焊接淬火区晶粒由粒状变为带状。焊缝处硬度最高,向母材两侧硬度逐步降低,且随着顶锻压力增大,模具钢侧高硬度区增宽,而1045钢侧高硬度区变窄。焊接接头整体抗拉强度随顶锻压力的增加呈现先增加而后趋于稳定,当压力过高时强度略有下降;当顶锻压力在170～210MPa时,焊接接头抗拉强度最大可达到698MPa。焊接接头拉伸断口呈现以解理断裂为主的脆性断裂特征。     

S30408焊接接头低温力学性能试验

为了研究国产奥氏体不锈钢S30408在低温下的力学性能变化规律,通过-196~20℃下的低温拉伸试验和冲击试验,获得S30408焊接接头与母材的低温拉伸性能和冲击性能数据.试验结果表明：焊接接头与母材的屈服强度和抗拉强度随温度降低呈现明显的增加趋势,低温强化效应显著;夏比冲击吸收能量和侧膨胀值则随温度降低呈现下降趋势;焊缝处铁素体含量最高,冲击韧性最差,且焊缝处冲击韧性的降低与其本身在低温下抵抗裂纹扩展能力的降低有关;铁素体分布的不均匀性致使焊接接头存在微观力学性能的差异,对接头处变形产生塑性拘束,削弱了焊接接头的承载能力.     

紫铜超声波焊接工艺及成形机制

研究了T2紫铜超声波焊接的工艺及成形机制,采用拉伸试验研究了不同焊接时间和不同焊接压力下焊接接头的力学性能,采用光学显微镜观察接头金相组织,采用电子背散射衍射(EBSD)观察接头晶粒变化。结果表明:焊接压力及焊接时间对金属焊接质量有重大影响,当焊接时间为500 ms、焊接压力为0.5 MPa、焊接功率为1 400 W时,接头的力学性能最高,焊缝结合最好;在超声波焊接过程中,焊接界面先出现机械嵌合,随着焊接能量的增加,最后达到原子间的结合;焊接界面处由于发生动态再结晶,形成了大量细小无畸变新晶粒,亚晶形核是再结晶形核的一种重要形式。     

Al2O3颗粒增强铝基复合材料储能焊接头微观组织及性能

对0.3 mm厚Al2O3颗粒增强铝基复合材料薄板进行了储能点焊连接研究试验。发现其微型点焊接头由熔核区、热影响区和熔核向热影响区过渡的熔合区（线）组成。由于储能焊极短的焊接时间,大的冷却速率达到106 K/s,使得熔核组织显著细化,具有快速凝固特征。熔核中增强相Al2O3颗粒发生偏聚现象,在熔核边缘区域出现了气孔缺陷。当焊接电容C=6600μF、电压U=80 V、电极压力F=18 N时,获得较高力学性能的焊接接头。     

T4处理后AZ91镁合金焊接接头组织演变规律

为了明确固溶(T4)处理工艺参数对AZ91镁合金焊接接头组织演变规律的影响,需要进行T4处理优化设计,确定最佳热处理工艺.热处理后分别采用光学显微镜、扫描电子显微镜和拉伸试验机对焊接接头的显微组织和力学性能进行分析.结果表明,T4处理可以改变接头的组织形态,影响第二相β-Mg17Al12的位置,增大晶粒尺寸,特别是粗晶区;较为合理的T4参数可以提高抗拉强度,提高塑性,降低硬度;AZ91镁合金固溶处理的最佳工艺条件为420℃×15 h,抗拉强度为274.28 MPa.     

固溶时效处理对AZ91镁合金焊接接头组织性能的影响

为了明确热处理工艺对AZ91镁合金焊接接头组织性能的影响规律,进行了固溶时效处理工艺(T6)优化设计,确定了焊接接头的最佳热处理工艺.热处理后分别采用光学显微镜、扫描电子显微镜和拉伸试验机等对焊接接头的显微组织和力学性能进行了分析.结果表明,固溶处理可以提高焊接接头的抗拉强度与塑性;T6处理使其显微硬度提高,塑性下降,但焊接接头的综合力学性能得到提高.AZ91镁合金固溶处理的最佳工艺条件为420℃×15 h,其抗拉强度为283.22 MPa;最佳时效工艺条件为200℃×10 h,其抗拉强度为300.92 MPa.     

外加磁场电流对镁合金焊接接头力学性能的影响

在对5mm厚的AZ31镁板进行TIG焊过程中,需要外加横向交流磁场.针对外加横向磁场电流对镁合金焊接接头力学性能的影响进行抗拉强度和布氏硬度试验,并采用扫描电子显微镜对试样的焊缝进行组织分析.研究了磁场参数对AZ31镁合金接头组织和性能的影响规律以及磁场作用的机理.研究发现,外加横向磁场可以促使电弧摆动对熔池进行作用,改变晶粒结晶过程,使焊缝中晶粒组织得到细化,进而使焊接接头的抗拉强度和硬度等性能得到改善.在适当的磁场参数作用下电磁搅拌达到最佳效果,此时焊接接头的综合力学性能最好.     

焊接接头微区力学性能压痕测试系统

焊接接头是一个组织与性能的不均匀体,为了对接头力学性能作出有效评价,采用示值球形压痕技术（IBIT）,以步进电动机为动力,用载荷传感器、位移传感器连续获取载荷、位移数据;以触摸屏为操作界面,用PLC进行运动控制和数据处理,研制出压痕性能测试系统,获得被测接头的压痕硬度、弹性模量、屈服强度、抗拉强度、应变硬化指数及表面残余应力.与其他焊接接头力学性能测试方法相比,该系统具有便捷、非破坏、多功能、实时在线检测的特点,尤其适用于工程现场焊接接头微区力学性能的测试.     

AZ31B变形镁合金板材的TIG焊接

采用TIG焊对5 mm厚AZ31B挤压镁合金板材进行了焊接试验。采用万能拉伸试验机、金相显微镜、扫描电子显微镜和显微硬度仪等分析测试手段对焊接接头的组织、力学性能以及断口形貌等进行了分析。探讨了焊接电流对焊接接头的组织及力学性能的影响,揭示了不同焊接电流下焊接接头的断裂机制。结果表明,采用TIG焊焊接5 mm厚AZ31B镁合金板时,开X型坡口,采用双面焊接双面成型工艺,在130~145 A焊接电流及合适焊接速度条件下,能得到表面成型良好的焊接接头。当正反面焊接电流均为145 A时,AZ31B镁合金板焊接接头的抗拉强度达到最大值248.6 MPa,约为母材强度的84.0%。AZ31B镁合金板焊缝区显微硬度比母材区稍有所下降,热影响区显微硬度下降比较严重。当焊接电流为145 A时,AZ31B镁合金板焊接拉伸断口有大量韧窝,属韧性断裂。     

退火态5083铝合金焊接接头组织与性能分析

采用连续挤压—拉拔—刮削光亮化技术制备的ER5356铝合金焊丝对退火态5083铝合金板材进行MIG焊接,并通过金相、扫描、硬度、拉伸等观察与测试手段对其焊接接头进行试验分析。结果表明:该技术制备的焊丝焊接效果良好,焊缝无裂纹、夹杂等缺陷;焊接接头各区域组织分布均匀,焊缝中心硬度最低,为68 HV,焊接接头抗拉强度为277 MPa,强度系数为92.3%,力学性能较好,完全达到了实际焊接要求和船舶使用需求。     

纳米复合材料超声波焊接制备下剪切强度及组织研究

采用超声波焊接方法制备碳纳米管增强铝基复合材料,研究试件表面处理状态、焊接时间和焊接压力等工艺参数对焊接接头剪切强度的影响规律。试验结果表明:碳纳米管的加入具有较好的增强效果,提高了复合材料的力学性能;试件表面加乙醇处理、焊接时间120 ms及焊接压力17.5 MPa时,复合材料的接头剪切强度最高为11.12 MPa,相比基体材料提高28.6%;通过金相观察、扫描电镜(SEM)分析,发现碳纳米管很好地嵌入到了铝合金基体中,起到增强效果。     

基板强度对轻合金自冲铆接头失效形式的影响研究

制备轻合金板材组合自冲铆接头,通过静力学实验获得各组接头的静失效载荷、失效位移及能量吸收值等力学性能参数,分析了基板强度对接头失效形式及静失效载荷的影响.通过扫描电子显微镜(SEM)对接头失效断口进行观测,分析了接头的微观失效机理.结果表明:基板强度影响接头的失效形式,当两基板的屈服强度差别较大时,接头失效形式为屈服强度较低的板断裂;当两基板屈服强度接近时,接头因铆钉与基板分离失效;基板发生断裂失效时接头断口为韧性断裂机制.当接头失效形式相同时,发生失效基板的屈服强度越大,接头静失效载荷越高.     

2219铝合金电阻点焊的工艺研究

研究了2219铝合金点焊工艺规范,运用正交实验法探讨焊接电流大小、通电时间、电极压力三因素对焊点质量的影响,确定了合理的焊接工艺参数。采用X射线探伤、金相显微观察和力学性能测试等对焊接接头进行了分析,结果表明此工艺规范可得到性能优良的焊点,为新一代运载火箭的研制提供了可靠的试验数据。     

310S耐热不锈钢TIC焊接接头组织与力学性能研究

采用钨极氩弧焊焊接方法,以不同的焊接工艺方案对310S奥氏体耐热不锈钢进行焊接试验.焊接试验完成以后观察焊缝成形的外观质量,采用金相显微镜对焊接接头进行显微组织观察分析,并进行力学性能测试.结果表明:在焊接电流I=140 A、焊接速度V=0.32m/min的焊接工艺方案下,焊缝外观质量优良,焊接接头的组织和性能是最优的.在该焊接工艺方案下,焊缝区的晶粒组织细小均匀,拉伸试验的断裂位置在母材区域,并且焊接接头的抗拉强度为481MPa,能达到母材抗拉强度的91％以上.     

Ni对金属粉芯型焊丝接头性能的影响

为了制备WQ960高强钢焊接所需的药芯焊丝,自行研制了Mn-Mo-Cr系金属粉芯型药芯焊丝,并在药芯中添加Ni粉来改善焊接接头的冲击韧性.利用拉伸试验、硬度试验和冲击试验等测试方法研究了Ni元素对焊接接头力学性能的影响.结合组织观察和化学成分分析方法,从组织结构的角度对Ni元素的影响机理进行了合理解释.结果表明,随着焊缝中Ni含量的增加,焊接接头的抗拉强度增大,但伸长率减小.当温度为-60~25℃时,焊缝冲击功呈现先增大后降低的趋势.随着Ni含量的增加,焊缝及热影响区硬度增大,焊缝最高硬度值为329. 5 HV,热影响区软化现象有所缓解.焊缝金属中加入适量的Ni元素具有提高焊接接头冲击功的作用,且最佳Ni含量为1. 22%.     

铜薄膜作中间层的镁铝扩散焊接

采用磁控溅射技术在变形镁合金表面沉积铜薄膜,将其作为中间层对变形镁合金和硬铝合金进行了低温扩散焊接研究.利用超声波显微镜、X射线衍射、扫描电镜、电子探针等对焊接接头界面区域的显微结构及物相等进行了研究.研究结果表明,在镁合金基体上沉积的Cu薄膜主要以(111)、(200)晶向上生长,薄膜表面平整、均匀、致密;在扩散焊接工艺条件焊接温度T=455℃、保温时间t=90 min、压力P=3 MPa下获得了质量较好的Mg/Al焊接接头.焊接接头界面区域由铝镁原子比分别为3∶2,1∶1,12∶17三层镁铝系金属间化合物构成,接头断裂破坏发生在镁铝系化合物层,断口呈现明显的脆性断裂特征.     

喷丸处理对X70管线钢埋弧自动焊接接头拉伸性能的影响

利用机械喷丸技术对X70管线钢焊接接头进行了表面强化处理,通过拉伸试验对X70管线钢基材、原始状态焊接接头和喷丸处理后焊接接头试样的拉伸力学性能进行了分析,用扫描电镜观察了其断口形貌,对其断裂机理进行了探讨。试验结果表明,X70管线钢基材具有连续屈服特征,无明显的屈服平台,延伸率达到38％,拉伸断口出现明显的分层开裂现象;X70管线钢经过焊接后,原始状态焊接接头屈服强度、抗拉强度、断后收缩率明显小于基材;经喷丸处理后,X70管线钢焊接接头抗拉强度、屈服强度和延伸率有了明显的提高。喷丸处理使得焊接接头表面发生塑性变形,表面裂纹和孔洞减少,是提高X70管线钢焊接接头的抗拉强度的主要因素。     

纵向磁场对WQ960钢焊接接头组织和性能的影响

为了研究纵向磁场对焊接接头的显微组织、冲击韧性和抗拉强度的影响,利用纵向磁场辅助MAG焊焊接WQ960高强钢.纵向磁场的施加提高了焊接接头的抗拉强度、冲击吸收功和冲击韧性,改善了焊接接头的显微组织,且焊接接头的显微组织主要由细小的针状铁素体构成.结果表明,当励磁电流达到2.5 A且磁场频率为20 Hz时,焊接接头的抗拉强度和低温冲击功均可达到最大值,分别为839 MPa和72 J,且分别提高了17.01%和24.14%;先共析铁素体和侧板条铁素体数量相应减少,因而形成了更多的针状铁素体.