40Cr/QCr0.5固态焊中的等效压缩变形与应力应变

对表面经激光淬火的40Ct与QCr0．5的固态压接的升温、保温过程中存在的等效压缩变形现象及其产生进行了阐述，并在试验基础上对伴随等效压缩变形的应力应变进行了分析。结果表明：等效塑性压缩变形是焊件在升温、保温过程中受约束压力作用不能胀大而产生的塑性变形的累积，它提供了形成固相焊接接头所必需的塑性变形。等效压缩变形使焊件在被约束方向上的尺寸保持恒定，而约束压力则在试样屈服极限的变化和应力松弛的综合作用下发生增大、持平、快速减小直至缓慢减小的变化。     

电场作用下40Cr/QCr0.5的超塑性固态压接

基于外加电场可改善材料的超塑性和钢与铜超塑性固态压接的可行性,将材料电致超塑性效应与固态压接技术有机结合以开发新的电致超塑性固态压接技术,具有重要的使用价值和工业应用前景. 结果表明,在非真空、无保护气氛下,预压应力为56.6 MPa,初始应变速率为1.5×10-4/s、压接温度为710～800℃、压接时间为0～8 min、电场强度为0～3 kV/cm时,40Cr/QCr0.5压接接头的抗拉强度达到甚至超过QCr0.5母材强度,QCr0.5侧接头胀大率不超过4%.当电场强度为3 kV/cm时,40Cr与QCr0.5的压接接头形成了良好的冶金结合.     

采用中间夹层的40Cr钢基于等效压缩变形的固态焊接

以激光淬火态40Cr为中间夹层，进行了40Cr钢的基于等效压缩变形的固态焊接试验。结果表明．在焊接温度760～800℃、预压应力37～80MPa、保温时间4-8min条件下，其接头抗拉强度可达到或接近母材强度：激光淬火态的40Cr中间夹层在等效压缩变形过程中发生了较为明显的超塑性流变而使该固态焊接更易实现。     

采用中间夹层的40Cr钢基于等效压缩变形的固态焊接

以激光淬火态40Cr为中间夹层,进行了40Cr钢的基于等效压缩变形的固态焊接试验。结果表明,在焊接温度760～800℃、预压应力37～80MPa、保温时间4～8min条件下,其接头抗拉强度可达到或接近母材强度;激光淬火态的40Cr中间夹层在等效压缩变形过程中发生了较为明显的超塑性流变而使该固态焊接更易实现。     

钛及钛合金基于等效压缩变形的固态焊接

以TC4和TA2为研究对象，探讨了利用钛及钛合金在固定约束条件下加热时的等效压缩交变实施固态焊接的试验研究，结果表明，在焊接温度为900℃，预压应力为56-80MPa，加热时间为600s的条件下，TC4/TC4，TC4/TA2和TA2和TA2的接头焊合率可达到88%以上，其中TC4由于在等效压缩变形过程中发生了较为明显的超塑性流变面更易实现基于等效压缩变形的固态焊接。     

40Cr/QCr0.5超塑性固态焊接过程中的原子扩散

40Cr钢经激光表面淬火预处理后，与QCr0．5在56．6～84．9MPa预压应力下，加热至750-800℃，保温7．5min，经120～180S短时压接即可实现高质量的固态焊接。对接头区组织、成分、显微硬度的观测表明，焊接过程中发生了C原子从40Cr侧向QCr0．5侧的扩散，Cu原子从QCr0．5侧向40Cr侧的扩散。激光淬火组织的超细化、淬火组织在焊接加热过程中的扩散型相变、以及预压力下的塑性变形均为原子的快速扩散提供了条件。     

40Cr与QCr0.5的固态焊接接头显微组织分析

对40Cr待焊接面的表层实施激光淬火的组织超细化预处理后,将其与QCr0.5在焊接温度750~800℃、初始应变速率(2.5~5)×10-4s-1、预压应力56.6~84.9 MPa、焊接时间120~180 s的条件下,可实现二者异材的固态焊接,接头强度能够达到QCr0.5母材的强度。焊后对接头区的显微组织观测表明,焊接接头区的界面两侧显微组织连续,已经实现了良好的冶金结合;界面两侧近界面处的组织因C、Cr、Cu原子的扩散而发生了明显变化。     

焊接应力变形原理若干问题的探讨(二)

提出焊接残余应力形成和消除原理:焊接残余应力不是压缩塑性应变引起的,而是由于焊缝和近缝区金属在\     

随焊冲击碾压减小应力变形防止热裂纹应变场分析

随焊冲击碾压法(weld with Trailing Impact Rolling，WTIR)是一种降低应力、减小变形防止热裂纹的新方法。文中分析了在前后冲击碾压轮作用下，焊缝金属塑性流动和应变场的变化规律，揭示了这种方法的机理。前轮周面内凹，迫使焊缝金属由焊趾处向焊缝中心流动，对处于脆性温度区间的焊缝金属施加一个横向挤压塑性应变，减小甚至抵消致裂的拉伸应变，防止了焊接热裂纹的产生。后轮缘稍向外凸，将焊缝金属冷却产生的压缩塑性变形充分碾开，减小了工件的应力和变形。试验结果表明，随焊冲击碾压能有效地防止焊接热裂纹的产生，将试件的纵向挠曲变形与横向收缩变形量控制到常规焊接状态的1／10和1／5左右，同时能将薄壁构件焊接残余应力控制到非常低的水平，甚至由拉应力状态转变为压应力状态，验证了应变场分析的正确性。     

QCr0.5中间层与表面激光改性后的40Cr钢超塑性连接

经激光表面淬火预处理后的40Cr钢,进行预置QCr0.5中间层的超塑性焊接研究。结果表明,经激光淬火预处理后的40Cr钢与QCr0.5中间层待焊接面经仔细清洗,在预压应力56.6MPa、初始应变速率2.5×10-4s-1、焊接温度750～800℃的条件下,经120～180s短时压接,即可实现二者的超塑性连接,接头强度达QCr0.5母材强度,胀大率不超过6%。当预置中间层厚度小于2.5mm时,接头强度明显高于40Cr/QCr0.5超塑性焊接的。在焊接过程中,接头区界面两侧发生了明显的原子互扩散;QCr0.5铜合金发生了超塑性流变。     

关于焊接应力变形两个问题的进一步探讨

讨论了焊缝是否存在压缩塑性变形问题和拉达伊D应力应变原理图存在的问题。指出刚刚经历熔化—凝固过程的焊缝不存在压缩塑性变形 ,一直承受拉伸塑伸变形。拉伸塑性变形区的范围要比拉达伊D的原理图上给出的大得多 ,对拉达伊D的原理图进行全面修改 ,提出新的焊接热应力应变原理图。在新原理图中 ,三组曲线分别是升温—降温、压缩—拉伸和拉伸弹性—塑性变形的分界线。将等温线所处的温度明确为熔点 ,它包围的区域为熔池。取消弹性卸载区的提法 ,改为弹性变形区。整个焊接板由弹性变形区、压缩塑性变形区、拉伸塑性变形区和熔池组成。     

TC4合金在约束条件下加热时塑性变形及变形功

固态焊接时受约束焊件在加热过程中因胀大变形不能进行而产生等效塑性压缩变形(EPCD)。本文以TC4合金为研究对象，对EPCD和由EPCD引起的等效塑性压缩变形功W及其影响因素进行了试验研究。结果表明：等效塑性压缩应变ε和W的大小主要与加热温度T和预压应力σ有关，σ0一定,T较高时(≥700C)，ε随T的升高呈线性增大，而在较低T时(≤700℃)，ε随T的升高增大不明显，W则随着T的升高而减小；T一定时，ε和W均随σ1的增加而增大；当σ11和T一定时，W随ε的增加而增大，W-ε曲线呈指数关系曲线。     

SiCp／Al复合材料高应变率压缩变形及损伤机理

采用真空热压工艺制备了含SiC颗粒体积分数分别为5%,15%和25%的SiC颗粒增强铝基复合材料,利用Hopkinson高速压杆冲击实验系统对其从静态到动态(应变率为3.3×10-3s-1～5.2×103s-1)的压缩破坏响应进行了研究,结合其光学显微镜分析变形组织,分析了不同体积分数SiCp/Al复合材料高应变率压缩载荷下,材料的变形和微观损伤机理.结果表明,复合材料存在应变率敏感性,SiC含量的增加导致复合材料应变率敏感性的增加,以垂直于载荷方向的增强相颗粒的剪切开裂为主要破坏模式.