X52管线钢摩擦塞焊工艺与接头组织性能

在自主设计研制的摩擦叠焊系统上对X52管线钢进行了摩擦塞焊工艺试验。观察和测试了接头的微观组织和力学性能。结果表明,摩擦塞焊工艺获得的接头强度比母材高,拉伸断口全部位于远离焊缝的母材;随着离焊缝中心距离的减少,硬度值逐渐增加,在焊缝中心附近达到最大260HV;焊缝中心0℃冲击功为109J,略低于结合界面处的119J。与母材290J的冲击功实测值相比,接头韧性降低的原因是由于焊接热循环过程中在焊缝及热影响区产生了粗大的贝氏体等组织。     

DH36钢水下摩擦柱塞焊缺陷及力学性能

对DH36结构钢进行25 mm孔深水下摩擦柱塞焊工艺试验,焊后分析和测试了接头的宏观形貌、焊接缺陷、显微硬度、拉伸以及冲击性能。研究结果表明,水下摩擦柱塞焊在塞孔底端拐角处容易出现未焊合缺陷。通过优化塞孔塞棒形状、焊接参数可以获得无缺陷水下焊接接头;接头硬度沿着塞孔横向呈典型的"M"形分布,焊缝发生明显的硬化倾向,最高硬度可达410 HV;水下焊接接头的抗拉强度最高可达母材的96%,-20℃冲击吸收功可达62 J。     

DH36钢水下摩擦塞焊工艺及力学性能

文中通过工艺试验研究了DH36钢水下摩擦塞焊工艺窗口及焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,在焊接转速较低时,焊接接头根部容易形成“未结合”焊接缺陷,提高焊接转速可有效避免缺陷的形成;焊接转速为7500r/min、轴向压力在30~45kN范围是较适宜的焊接工艺参数;焊接接头焊缝组织主要为板条马氏体和贝氏体,焊接热影响区的组织主要为贝氏体;焊接接头的拉伸性能和冲击性能均随焊接转速的提高有不同程度升高,但随轴向压力的变化不具有明显规律性;在较优的焊接工艺参数下（焊接转速7500r/min、轴向压力40kN）焊接接头屈服强度为370MPa,抗拉强度为530MPa,断后伸长率为22.5%,结合线处0℃冲击吸收功为42.5J。     

DH36高强钢K-TIG焊工艺及接头组织与性能

对高强度船体结构钢DH36钢板进行了K-TIG焊工艺试验研究,对接头微观组织、显微硬度、抗拉强度及焊缝中心冲击吸收功进行了观察与测试,对冲击断口进行了扫描电镜观察。结果表明：采用优化K-TIG焊工艺可不开坡口单道次实现10 mm厚DH36高强钢的单面焊双面成形。焊缝区有明显硬化,最大硬度HV₁₀197,位于焊缝中心,接头抗拉强度高于母材的。大焊接电流导致焊缝中下部原奥氏体晶粒粗化严重,焊缝中心冲击韧性与母材的相比显著降低。     

紫铜搅拌摩擦焊接工艺与接头组织性能研究

以10 mm厚T2紫铜为研究对象开展搅拌摩擦焊工艺试验。结果表明,在一定参数范围内,可获得表面成形良好、无内部缺陷的优质接头。接头的宏观截貌由焊核区、热影响区和母材组成,未观察到热机影响区。其中焊核区发生明显的动态再结晶,获得细小等轴晶组织,热影响区晶粒有所长大。接头的显微硬度分布呈"W"形,焊核区和热影响区的硬度值均低于母材,热影响区的硬度值最低,焊核区硬度比较稳定。当转速为400 r/min、焊速为100 mm/min时,接头抗拉强度达到母材的97%。不同参数下接头的断裂位置均位于后退侧热影响区。     

DH36钢水下摩擦叠焊接头组织性能分析

采用天津大学自主研制的摩擦叠焊设备进行了DH36钢水下摩擦叠焊试验,对摩擦叠焊接头进行了显微组织观察和硬度测试,对比分析了不同焊接压力和不同焊接环境(水下和空气)下接头不同位置的拉伸性能. 结果表明,水下摩擦叠焊接头不同部位显微组织与硬度均存在较大差异,焊缝区组织以板条马氏体和条状及粒状贝氏体为主,硬度最高值为489.3 HV10,焊缝上部区域硬度值略高于下部,中间单元焊缝(后焊)硬度值整体上高于两侧单元焊缝(先焊);焊接压力增加能一定程度改善接头连接质量;空气中焊接的试件平均抗拉强度高于水中焊接接头.     

2A14-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊特征及接头组织性能分析

成功实现了2A14-T6高强铝合金的双轴肩搅拌摩擦焊,获得了表面成形良好,无内部缺陷的优质接头. 试验发现,在焊缝的焊核内存在一个由上、下轴肩和搅拌针所驱动的材料塑性流动交汇区,该交汇区靠近焊缝下表面. 微观分析表明,焊核上部的晶粒尺寸要小于其中部和下部的晶粒尺寸. 焊缝各区的块状第二相在焊接中发生了溶解和粗化,导致接头内出现了宽度近乎轴肩直径二倍的软化区;焊缝各层硬度分布接近,没有出现常规搅拌摩擦焊中常见的接头各层异性现象. 经拉伸测试证实,双轴肩焊接接头的强度系数达到了71%,拉伸时断在了焊核内的材料流动交汇区处.     

CuNiCrSi铜合金搅拌摩擦焊工艺参数与组织性能分析

为了探究CuNiCrSi铜合金搅拌摩擦焊工艺参数与组织性能,采用正交试验法对工艺参数进行优化,并研究了焊缝的组织性能及材料流动性. 结果表明,焊接速度是对焊接过程影响最为显著的因素,试验得到焊接最佳工艺参数组合,在最优参数组合下焊缝的抗拉强度为491.4 MPa,达到母材抗拉强度的84.7%. 当焊接速度过大时会在焊缝的前进侧出现隧道型缺陷;材料的流动可以分为四部分;前进侧材料流动情况比返回侧复杂;焊接速度过小时表面会出现毛刺;母材区粗大的粒子为铬和硅的偏聚物,而镍无偏聚均匀地分布在材料中;焊核区晶粒随着焊接速度的增加而变小. 最优参数下焊核区晶粒虽然细小均匀,但硬度却比母材区低.     

1561铝合金搅拌摩擦焊接过程压力特征及接头组织性能分析

采用恒压力控制方式对4 mm厚1561新型高镁铝合金板材进行了搅拌摩擦焊接试验，并对焊接过程中搅拌头压力特征、接头微观组织以及力学性能进行了研究. 结果表明，焊接下扎阶段下压力呈先上升后下降再上升的趋势. 稳定焊接阶段，由于材料力学性能的周期性变化导致下压力呈近似正弦周期性变化. 固定焊接速度为200 mm/min，当转速低于800 r/min或高于1 800 r/min时，焊缝产生孔洞缺陷. 当转速超过1 000 r/min时，搅拌区产生"S"线. 接头抗拉强度在低转速时主要受接头金属强度影响，高转速时主要受"S"线分布特征影响. 随搅拌头转速的增加，接头抗拉强度先上升后下降.     

焊后热处理对DH36钢焊接接头断裂韧性的影响

针对DH36钢厚板拘束焊焊接接头进行了620 ℃ × 2 h的焊后热处理,测试了热处理前后焊缝金属的冲击韧性和断裂韧性,对比分析冲击韧性与断裂韧性的差异,同时研究了焊后热处理的影响及其韧化机制. 结果表明,焊态下焊缝金属的冲击韧性良好,而断裂韧性较差;焊后热处理后,冲击韧性没有明显变化,但断裂韧性显著上升,平均CTOD值由0.123 mm显著升高至0.707 mm. 一方面,焊后热处理引起位错密度降低,位错缠结显著减少,细小碳化物析出并球化,有利于韧性的改善;另一方面,焊后热处理可消除大厚板拘束焊产生的应变时效局部脆化现象,提高断裂韧性. 由于冲击韧性与断裂韧性测试结果存在较大差异,采用单一温度的冲击韧性评估拘束焊焊缝金属的韧性与结构安全性可能存在风险.     

亚共析钢搅拌摩擦加工组织与力学性能

采用K40钨钴硬质合金搅拌头对3 mm厚热轧退火态亚共析钢板进行了搅拌摩擦加工,对加工区域的宏观形貌、微观组织及力学性能进行了分析．结果表明,搅拌区和热力影响区为先共析块状铁素体、“针状”铁素体及珠光体,组织转变受动态再结晶和相变共同作用,热影响区组织为等轴状铁素体和片层状珠光体．搅拌摩擦加工对各区域中珠光体及析出渗碳体的分布形态影响显著．搅拌摩擦加工后试样显微硬度明显增加,抗拉强度相比母材提高8.2%,断裂位置位于母材处,加工前后试样断裂形式均为微孔聚合韧性断裂．固溶强化与相变强化对硬度和抗拉强度的提高起主要作用．     

超高强度钢35CrMnSi惯性摩擦焊接头组织与性能

对35CrMnSi超高强度钢进行了惯性摩擦焊试验研究,对热处理前后焊接接头组织、显微硬度进行分析测试,并对热处理后焊接接头进行了拉伸性能、冲击性能及拉伸断口分析。结果表明:焊后接头焊缝组织为板条马氏体与残余奥氏体,热力影响区组织为细小的马氏体、索氏体、珠光体和铁素体混合组织;热处理后焊缝组织为回火马氏体与少量铁素体;摩擦焊接头焊缝区的硬度高于热力影响区和母材,热处理后焊接接头硬度趋于一致,焊接接头抗拉强度大于1 890 MPa,断后伸长率大于7. 5%,焊缝区拉伸断口为混合断口;焊接接头冲击吸收能量大于18. 5J。     

铝合金搅拌摩擦焊缝摩擦塞补焊组织与力学性能

对2219-T87铝合金搅拌摩擦焊缝进行摩擦塞补焊工艺试验,对塞补焊接头的焊缝成形、显微组织、显微硬度和抗拉强度进行了观察和测试,对拉伸断口进行了扫描电镜观察.结果表明,在7 500 r/min的焊接转速和40~55 kN的焊接压力下可获得无缺陷摩擦塞补焊接头;塞补焊接头沿垂直于搅拌焊缝方向的最大抗拉强度和断后伸长率分别可以达到336 MPa和8%,分别相当于母材抗拉强度和断后伸长率的73.9%和66.7%;在母材和塞棒之间的底部结合面是最薄弱的区域,如何控制该区域的结合强度是影响摩擦塞补焊接头拉伸性能的关键因素.     

搅拌摩擦加工制备镁基铝覆层材料的组织与性能

在采用多道次搅拌摩擦加工成功地在镁合金表面覆合一层铝层的基础上,利用光学显微镜、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析和电子万能材料试验机对界面组织、元素成分分布、界面结合力和断口形貌进行了分析,并分析了不同焊接速度对重叠区界面组织和性能的影响规律.结果表明,界面由N道次区、重叠区和N+1道次区组成,重叠区界面过渡层的厚度随着焊接速度的降低而增加.其过渡层由Al+Al₃Mg₂相和Mg+Al₁₂Mg₁₇相组成.重叠区界面的剪切力随着速度的降低而增加,断裂方式为塑性断裂.     

直接淬火-碳分配处理后高强度钢的组织与力学性能

采用一种中碳低合金高强度钢,在轧后进行直接淬火后再快速升温至400～600℃进行碳分配处理的直接淬火-碳分配(Quenching Partitioning)处理(DQP),研究DQP工艺对钢的组织与力学性能的影响。利用扫描电镜和透射电镜观察组织及析出物的变化,采用X射线衍射仪分析了钢中残留奥氏体体积分数。结果表明:DQP处理后,钢的组织为板条马氏体组织和残留奥氏体。马氏体板条宽150～250 nm;残留奥氏体位于马氏体板条间,随工艺参数不同,其体积分数在4%～8%。钢中析出物尺寸大多为20 nm左右。经过DQP处理后,钢的抗拉强度达到1200 MPa以上,伸长率15%～17%。-40℃冲击功达到30 J以上。合理的淬火终淬温度可以获得更多残留奥氏体,而升高分配温度会增加析出、并使析出物长大,这是提高钢的强度和韧性的主要原因。     

搅拌摩擦加工TA5钛合金的显微组织和力学性能

对TA5钛合金进行搅拌摩擦加工(FSP),获得超细晶组织.为了研究搅拌摩擦加工过程中的温度分布和材料流动情况,使用欧拉-拉格朗日耦合(CEL)方法对加工过程进行热力耦合模拟.采用光学显微镜、扫描电镜、硬度和拉伸测试技术对合金的显微组织和力学性能进行表征.由于在加工过程中材料发生动态再结晶,因此,加工后的合金由细小等轴晶...     

K447A+GH4169惯性摩擦焊接头组织与高温力学性能

针对新型镍基铸造高温合金K447A和变形高温合金GH4169异种材料惯性摩擦焊工艺进行研究,对热处理后接头微观组织和高温力学性能进行试验分析,结果表明,K447A和GH4169惯性摩擦焊接头飞边成形良好,飞边根部无明显缺陷存在;接头焊缝区组织为完全再结晶组织,焊缝组织中的γ'和γ'相热处理后重新弥散析出,K447A侧仅形成了3 ~ 10 μm宽的再结晶区;通过接头高温力学性能试验,结果表明,接头高温拉伸和高温扭转性能断裂位置在K447A母材侧,400 ℃高周疲劳强度达到355 MPa. 在最大应力720 MPa,试验温度400 ℃条件下低周疲劳寿命均超过30 000次.