TA1/X65复合板焊接工艺及焊缝组织和性能研究

采用TIG+MIG+MAG焊接工艺对TA1/X65爆炸冶金复合板(复层Ti厚2 mm,基层X65管线钢厚14 mm)试件进行了以V/Cu作为过渡填充金属的板-板对接焊实验.利用OM,XRD,EDS面扫描,显微硬度测试和拉伸实验,研究了焊缝区组织特征、界面元素分布、主要物相、显微硬度分布及焊缝力学性能.结果表明,圆弧状"U"型坡口设计有利于过渡层Cu的MIG焊接,在Cu-钢界面不会引起应力集中而萌生裂纹.熔敷金属Ti,V,Cu和Fe有明显分区,扩散互融现象不明显,各区域间由固溶体相过渡连接,Ti/V过渡界面组织结构为钛基固溶体,V/Cu过渡界面组织结构为钒基固溶体,Cu/Fe过渡界面组织结构为铜基固溶体.焊缝硬度较高区域出现在Ti/V过渡界面和V/Cu过渡界面处,硬度达326和336 HV10,对过渡界面层塑韧性有一定影响.焊缝抗拉强度可达546 MPa,主要由碳钢层贡献.     

填充金属对钛合金与不锈钢电子束焊接的影响(英文)

采用Ni、V、Cu等填充材料进行钛合金与不锈钢的电子束焊接实验。采用光学显微镜、扫描电镜及X射线衍射对接头的微观组织进行分析。通过抗拉强度和显微硬度评价接头的力学性能,分析讨论填充材料对钛/钢电子束焊接接头微观组织和力学性能的影响。结果表明:填充材料有助于抑制Ti-Fe金属间化合物的产生。所有接头均由固溶体和界面化合物组成。对于不同的填充材料,固溶体和界面化合物种类取决于填充材料与母材之间的冶金反应。对于Ni、V及Cu填充材料,界面化合物分别为Fe2Ti+Ni3Ti+NiTi2,TiFe和Cu2Ti+CuTi+CuTi2。接头抗拉强度主要取决于金属间化合物的脆性。采用Cu填充金属的接头抗拉强度最高,约为234 MPa。     

TA1/Cu/X65复合板焊接接头微观组织及力学性能

对TA1/Cu/X65三层复合板(复层TA1厚2 mm,中间层Cu厚1 mm,基层X65管线钢厚12 mm)进行了钨极氩弧焊(TIG)对接焊,设计并制备了过渡层焊接材料Cu-Ag-Mo-Nb药芯焊丝,从而对焊接接头性能进行有效冶金调控。通过SEM、EDS、XRD、TEM对接头组织特征、界面元素分布进行了分析鉴定,通过拉伸和显微硬度实验测试了接头的力学性能。结果表明,焊缝各层填充金属之间冶金结合良好,且有明显的熔合线和过渡带,其中,在Ti焊缝和过渡层焊缝之间存在宽度大约为150μm的Ti-Cu冶金反应区,过渡层焊缝和钢焊缝之间的组织主要是铁基固溶体和铜基固溶体。中间Cu夹层和Cu-Ag-Mo-Nb药芯焊丝的使用,抑制了Ti-Fe硬脆金属间化合物的产生,形成了塑性相对较好的铜基固溶体和Ti-Cu、Ti-Ag等金属间化合物。接头的平均抗拉强度为507 MPa,主要由X65层贡献。焊缝硬度在各过渡界面处均发生突变,其中在Cu-Ag-Mo-Nb、ERTi-1焊缝处硬度可高达447和507 HV_(100),对接头塑韧性有很大影响。     

铝/钢CMT熔-钎焊接头微观组织及力学性能研究

使用CMT熔-钎焊技术以ER4043(A1Si5)焊丝作为填充金属对6061铝合金及表面预涂特种钎剂的304不锈钢异种材料进行了焊接。使用SEM、EDS、XRD及显微硬度试验对焊接接头的显微组织及力学性能进行了研究。结果表明:铝和不锈钢的CMT熔-钎焊缝成形良好,且熔化的焊丝向不锈钢侧铺展比较理想。焊接接头由热影响区、熔合区及钎焊界面层组成。热影响区及熔合区的组织为α-Al固溶体和Al-Si共晶相;在钎焊界面层形成一定厚度的化合物层,主要为FeAl_2相及Al_(0.5)Fe_3Si_(0.5)三元相。拉伸断裂于焊缝/钎焊界面层,断口为脆性断裂,接头强度为84.1MPa。     

添加QCr0.8阻隔层的钛/钢电子束焊接接头组织与性能

采用1.5 mm厚QCr0.8铬青铜作为阻隔层进行了TA15钛合金与304不锈钢的电子束焊接,重点分析了焊接接头的横截面形貌、微观组织和力学性能。结果表明,焊缝中存在约0.5 mm宽的未熔QCr0.8阻隔层,实现了Ti元素与Fe元素的物理隔离,避免了Ti-Fe化合物的形成。铜/钢侧焊缝由铜基固溶体与铁基固溶体组成。而钛/铜侧焊缝中V元素的加入很好地抑制了Ti-Cu界面化合物的大量生成,焊缝组织由铜基固溶体、(Ti,V)基固溶体及少量Ti-Cu化合物组成,提高了该区域的强度和塑性。未熔铜阻隔层在热作用下发生软化,接头拉伸断裂发生在未熔的QCr0.8上,接头抗拉强度为293 MPa,为塑性断裂模式。     

TiNi/Nb/TC4真空电子束焊接接头裂纹

采用真空电子束焊接方法对3 mm厚TiNi合金与TC4异种金属进行对接焊,添加Nb为填充金属控制焊接裂纹的形成;分析了裂纹形成机理,Ti_2Ni脆性相的形成条件,接头元素分布特点及接头力学性能。结果表明:TiNi合金与TC4直接焊接易使焊接接头产生裂纹,大量Ti_2Ni脆性相的形成导致焊缝中裂纹和孔洞的产生,添加Nb为填充金属有效降低接头裂纹敏感性。填充金属厚度为0.55 mm时获得无裂纹缺陷的焊接接头,Ti_2Ni生成焓较小,使TC4侧熔合线附近形成Ti_2Ni脆性金属间化合物层,焊缝中心组织Nb含量较高,接头力学性能良好,抗拉强度达到391 MPa,伸长率为2.7%。     

30CrMnSi/Cu/V/TC4电子束焊接试验研究

使用Cu/V中间层实现了30CrMnSi合金钢与TC4钛合金的电子束焊接,探究了接头组织和性能特征.结果表明,通过添加Cu/V过渡层金属可以避免Ti-Fe元素的直接混合反应生成脆硬的金属间化合物.焊缝不同区域分布着不同组分及性能的特征相,靠近钢侧焊缝为偏聚形成的富Fe相与富Cu相,靠近钛侧焊缝在形成Ti-V固溶体的同时...     

电子束焊接QCr0.8/TC4焊缝反应层结构及成长分析

QCr0.8/TC4偏铜电子束焊接焊缝由熔合区及反应层组成,其中反应层的组织结构、相组成和反应程度是影响接头抗拉强度的主要因素.参考扩散理论,利用Fick第一定律计算了稳态扩散时Cu,Ti两种组元在界面处的扩散通量比.反应层中优先生成CuTi化合物,其在反应层中为连续生成及分布.通过能谱分析得出反应层的组成依次为Cu CuxTi区,CuTi基固溶体区.其中CuxTi为多种化合物的混合,如Cu4Ti,Cu3Ti,Cu2Ti等.由于电子束焊接接头冷却速度极快,TC4侧靠近熔合线处来不及生成第二相化合物,因此反应层处形成的连续金属间化合物CuTi层使该处变得硬脆且残余应力较大,成为影响接头力学性能的主要因素.     

铜/钛合金电子束焊接工艺优化

研究了QCr0.8/TC4电子束焊接工艺及接头组织,由于铜合金热导率高而熔化量较小,以及焊缝中生成大量脆性金属间化合物相,因此对中焊时接头强度较低.采用偏铜侧进行非对中电子束焊接,接头抗拉强度随偏束量的增大而增高,偏束量为0.8mm时接头最高抗拉强度为270.5MPa.断裂发生在TC4侧熔合线处,为脆性准解理断裂特征.偏铜焊时接头成形得到改善,焊缝包括熔合区及TC4侧反应层两部分.熔合区主要由铜基固溶体组成,硬度较TC4母材有所降低.反应层成分过渡较大,含有多种金属间化合物相.随着工艺参数的变化,反应层厚度也发生变化,从而对接头性能产生影响.     

镍基合金/不锈钢钨极惰性气体钎焊接头的特性

选用CuSi3焊丝对镍基合金／不锈钢进行钨极惰性气体（TIG）钎焊实验,运用OM、SEM和EDS分析接头微观组织,通过拉伸实验和硬度实验评定接头的力学性能。结果表明：TIG钎焊接头具有熔焊和钎焊的双重性质,不锈钢母材局部熔化,生成Fe基熔合区;在接头搭接区及镍基合金母材与焊缝金属之间存在界面反应层,反应层可分为熔化未混合区、Ni基树枝晶和晶间Cu基区;焊缝区为Cu基体上分布着颗粒状Fe基固溶体;CuSi3接头剪切强度达到195MPa,接头断裂于焊缝与不锈钢界面处,断口为微孔聚合机制引起的塑性断裂：在界面处硬度值发生突变,Ni基树枝晶硬度值达到HV433.3,不锈钢熔合区中的Fe基体硬度值达到HV453．4,近界面处焊缝区Cu基体硬度值为HV150。     

Influence of Vanadium Element on Microstructure of Electron Beam Welded Titanium Alloy to Stainless Steel Joint

Electron beam welding experiments of titanium alloys with different vanadium content to stainless steel,as well as alpha titanium to stainless steel using vanadium sheets as filler metal and transition portion were carried out.Microstructures of the joints were examined by scanning electron microscope.The properties were evaluated by microhardness and tensile strength.It was shown that electron beam welding is not feasible due to the brittle Ti-Fe intermetallics with high hardness.Increase of vanadium content in base metal can restrain but can’t avoid the formation of cracks.When vanadium content was too large,the joint was embrittled by FeTi compound with supersaturated V and also cracked after welding.Crack free joint was achieved by using vanadium transition portion which can prevent the contact of Ti and Fe elements.However,the formation of brittle σ intermetallics reduced the tensile strength of the joint,only up to 134MPa.     

铝合金/镀锌钢板脉冲MIG电弧熔-钎焊接头组织与性能

采用数字化脉冲MIG焊机,以ER4043焊丝为填充材料.实现了6013-T4铝合金薄板与镀锌钢板的熔-钎焊接,研究了焊接热输入对接头组织和性能的影响,结果表明,在熔-钎焊接头熔化焊缝焊趾处存在主要由Zn-Al共晶体、富A1的α固溶体和Fe3Al组成的富Zn区:钎焊界面上的Fe-Al金属间化合物层厚度在1.05-4.50μm之间.且随焊接热输入的增加而增大.Fe-Al金属间化合物呈"锯齿"或"舌"状向焊缝内生长,主要为FeAl₂,Fe₂Al₅和Fe₄Al₁₃.随着焊接热输入的增大,熔-钎焊接头的抗拉强度先增大而后减小.在850 J/cm的热输入下达到229 MPa,拉伸后在铝合金焊接热影响区发生断裂,为塑韧性断裂;当焊接热输入较小时接头在钎焊界面断裂,属于脆性断裂.     

7A52铝合金-钢异种结构CMT熔钎焊接头组织及镀镍层的行为与影响

以ER4043铝硅焊丝为填充金属,研究了Q235钢螺柱与7A52铝合金板CMT焊接工艺,在焊接电流115~135 A,电弧电压14.5~16.5 V,焊接速度0.3 m/min条件下,焊接过程稳定,焊缝成形连续美观.结果表明,7A52铝合金侧熔合区界面为熔焊特征,铝母材发生熔合,熔合良好;钢螺柱侧熔合区为钎焊特征,界面存在反应层,由靠近钢螺柱的Fe₂Al₅层和靠近焊缝侧的FeAl₃层组成,整体反应层厚度由根趾向焊趾方向逐渐减小.焊趾部位出现富镍区,主要由Al₃Ni的共晶组织及少量Al₃Ni₂组成.与无镀镍层焊缝比较表明,镀镍层在焊接过程的行为降低了界面反应层厚度,且通过形成富镍区,降低了接头的脆性,使接头抗剪切强度提高了15%~19%,最高达到146.9 MPa,满足了高强铝合金螺柱焊接的质量要求.     

束流偏移对钒合金与不锈钢电子束阻隔熔化焊接头性能的影响

以金作为中间层采用电子束阻隔熔化焊方法来实现V-5Cr-5Ti钒合金与HR-2不锈钢之间的连接,研究电子束流的偏移对接头性能的影响.结果表明,不偏移电子束流(偏移距离d=0)焊接得到的钒合金与不锈钢接头界面将产生贯穿性裂纹,直接导致焊接失败.通过电子束流的偏移(偏移距离d等于束斑半径)一定程度降低了结合界面金属间化合物的产生,实现了钒合金与不锈钢的冶金结合.金作为中间层添加元素,很好地抑制了V/Fe界面的金属间化合物的产生,显著提高了接头性能,接头抗拉强度超过380 MPa.钒合金/不锈钢异种金属焊接接头焊缝正反面成形良好,X射线探伤未发现裂纹和气孔缺陷.     

液相分离对T2紫铜/316L不锈钢接头组织及性能的影响

采用钨极氩弧焊填充纯铜焊丝进行T2紫铜/316L不锈钢异种金属焊接工艺试验,分析了接头微观组织的形成机制. 结果表明,使用纯铜焊丝时,铁-铜液相分离对铜/钢焊缝组织的形成起主导作用. 以铜为基体的焊缝中分布着大量由铁-铜初次液相分离形成的富铁球,在其内部还分布有标志着铁-铜二次液相分离的富铜相. 富铁球内的析出相在表面能梯度和密度差的作用下,向富铁球中心呈球状聚集. 由于成分和所处区域的冷却速率不同,富铁球呈现不同的形貌. 基于熔池边界凝固理论,分析了接头铜/钢界面未混溶区宏观偏析机制. 填丝焊时,熔池边缘形成非等温边界. 纯铜焊丝制备接头铜/钢界面处液态钢母材的温度高于熔池主体,导致岛状和半未混溶区的形成. 接头的铜侧存在由粗大晶粒和正常尺寸晶粒组成的软化区,拉伸试样均断裂于此,抗拉强度达到铜母材的81.7%.     

Microstructure and Mechanical Behavior in Dissimilar SAF 2205/API X52 Welded Pipes

The welding of a duplex stainless steel SAF 2205 DSS(UNS 31803) and high strength low alloy steel API X52 by shielded metal arc welding process was conducted using two different filler metals,the duplex E2209 and austenitic E309 grade.The microstructures of the dissimilar metal joints have been investigated by optical microscopy,scanning electron microscopy,energy-dispersive spectroscopy(EDS) and X-ray diffraction.EDS analysis at the interface X52 weld metal showed an evident gradient variation of Cr and Ni between boundaries of fusion and type II,where the highest hardness value was recorded.Tensile strength and toughness values of the weld metal produced by E309 electrode are slightly higher than those of the weld metal produced by E2209 electrode.Potentiodynamic polarization tests of different regions of the welded joints evaluated in 3.5%NaCl solution exhibit a high corrosion resistance of both weld metals.     

Research on CMT welding of nickel-based alloy with stainless steel

Cold Metal Transfer （CMT） welding technique is a new welding technique introduced by Fronins company. CMT welding of nickel-based alloy with stainless steel was carried out using CuSi3 filler wire in this paper. Effects of welding parameters, including welding current, welding speed, etc, on weld surface appearance were tested. Microstructure and mechanical properties of CMT weld were studied. The results shaw that the thickness of interface reaction layer of the nickel- based alloy is 14. 3 μm, which is only 4. 33% of base material. The weld is made up of two phases, α-copper and iron-based solid solution. Rupture occurs initially at the welded seam near the edge of stainless steel in shear test. The maximum shear strength of the CuSi3 welded joint is 184. 9 MPa.     

焊丝对T2紫铜/316L不锈钢GTAW接头组织及性能的影响

采用钨极氩弧焊,分别填充纯铜焊丝和307Si焊丝对T2紫铜/316L不锈钢异种金属进行对接焊,探究焊丝对铜/不锈钢异种金属接头微观组织、力学性能和耐蚀性的影响.结果表明,铁-铜液相分离对焊缝组织的形成起主导作用,但由于过冷度不同,填充两种焊丝制备焊缝的液相分离程度不同:铜焊丝制备焊缝中生成了初次液相分离富铁球,其内部又...