Inconel 718 激光焊接接头组织与热影响区裂纹研究

采用CO2激光器对板厚为11mm的Inconel 718合金进行激光焊接,并利用金相分析和扫描电镜对Inconel 718激光焊接接头各区域组织以及热影响区显微裂纹产生的原因进行了分析。研究发现:利用激光对Inconel718进行焊接,可以获得成形良好的焊接接头;焊缝区域组织为铸造组织,从熔合线到焊缝中心由较长的树枝晶逐步变为等轴晶;热影响区因受循环热输入的影响,晶界较母材出现粗化现象,且在钉头缩颈处出现沿粗化的晶界扩展的液化裂纹,裂纹两侧存在低熔点共晶体,主要富集Nb及Mo元素,低熔点共晶体在热输入影响下发生液化是裂纹产生的主要原因。     

激光3D打印非晶合金晶化体积分数的理论预测

采用一种有效的方法预测激光3D打印块状非晶合金的晶化程度,对于激光3D工艺参数的选择与优化至关重要。本工作从非晶合金的晶化动力学入手,通过测试不同加热速率下非晶合金的特征温度,获得非晶合金发生晶化所要克服的晶化激活能和Arrhenius指前因子,并结合有限元模拟技术,提出了一种预测激光3D打印非晶合金晶化体积分数的方法。以Zr_(50)Ti_5Cu_(27)Ni_(10)Al_8(Zr50)非晶合金为模型体系,验证了该方法的有效性。结果表明:利用该方法获得的激光3D打印单道Zr50非晶合金晶化相体积分数为1.23%,与实验得到的晶化相体积分数1.65%较接近,这有力地证明了提出的激光3D打印非晶合金晶化体积分数的理论预测方法是可行的。     

5A90铝锂合金激光焊搭接接头的组织和性能

以厚度为3.0和4.0 mm的5A90铝锂合金板为研究对象,系统地开展了铝锂合金双光点激光焊接工艺研究,并对激光焊搭接接头的组织和性能进行了分析。结果表明:通过合理的选择激光功率和焊接速度可保证焊接过程的稳定性,改善焊缝的成形质量;在母材半熔化区与焊缝柱状晶之间存在一条等轴细晶带,焊缝中心组织为等轴树枝晶,晶粒尺寸一般随激光功率的降低和焊接速度的增大而细化和均匀化。     

增材制造GH3625与轧制GH3625激光焊接头组织及力学性能分析

本工作对激光增材制造GH3625(以下简称3D-GH3625)与轧制GH3625进行激光焊接试验，研究激光功率对其焊接接头的显微组织和力学性能的影响，并对其焊接接头的显微组织演变规律进行分析。结果表明，随着激光功率增加，两侧焊缝的熔合区完成由胞状晶向胞状树枝晶转变，而在激光功率相同时，厚板从上到下两侧熔合区的组织形态由上层的柱状晶和胞状晶转变为下层的柱状树枝晶，焊缝中心区由上层的柱状树枝晶和等轴树枝晶转变为下层的柱状树枝晶。当P=5.0 kW,焊接接头无明显表面缺陷、力学性能优良，抗拉强度高达861 MPa,伸长率达到50%左右，对接头断口进行分析，发现断口处有块状MC、部分撕裂棱和孔洞存在。随着激光功率的增加，接头抗拉强度从最高860 MPa下降至833 MPa。     

热循环对NiTi合金焊接接头相变的影响

为了研究热循环对NiTi合金激光焊接接头相变行为的影响,用激光点焊了φ0.5 mmTi-50.6%Ni合金细丝,利用金相显微镜观察了母材和接头的显微组织,通过示差热分析仪研究了热循环对点焊接头相变行为的影响.结果表明,NiTi合金激光点焊接头,熔化区为树枝晶,热影响区由粗大等轴晶和细小等轴晶组成.热循环可改变接头的相变行为,使马氏体相变由B2→B19'转变为B2→R→B19'.随着热循环次数的增加,正相变过程中Rs点升高,R相变温度范围变宽,Ms点降低;逆相变的相变温度都降低.     

热输入对Inconel 617镍基高温合金激光焊接接头显微组织与力学性能的影响EI北大核心

采用两种热输入不同的焊接工艺参数对3 mm壁厚的Inconel 617镍基高温合金进行激光焊接。通过光学显微镜和扫描电子显微镜对焊接接头显微组织进行观察分析,并测试了焊接接头在室温(25℃)及高温(900℃)下的拉伸性能。结果表明:激光焊接热输入对Inconel 617焊接接头显微组织及力学性能影响明显。在高热输入(200 J/mm)条件下,焊缝正面宽度3.88 mm,熔化区中部晶粒尺寸粗大,取向杂乱,树枝晶二次枝晶间距较大(6.71μm),枝晶间碳化物颗粒尺寸较为粗大,枝晶间Mo,Cr等合金元素的凝固偏析较为严重。焊接接头热影响区宽度约0.29 mm,在晶界和晶内形成了γ+碳化物共晶组织,这是由于焊接升温过程中,热影响区内球状碳化物颗粒与周边奥氏体发生组分液化,并在焊后凝固过程中形成共晶。低热输入(90 J/mm)工艺参数获得的焊缝正面宽度为2.28 mm,焊缝呈沿熔合线母材外延生长并沿热流方向定向凝固形成的柱状晶形态。焊缝中部树枝晶二次枝晶间距较小(2.26μm),枝晶间碳化物颗粒尺寸细小,热影响区宽度约0.15 mm。室温(25℃)拉伸测试表明:高热输入下获得的焊接接头由于焊缝中固溶元素偏析造成的局部组织弱化,从焊缝中部破坏,强度与伸长率有所降低,低热输入条件下获得的焊接接头从母材破坏。而高温实验条件下(900℃),母材晶界发生弱化导致所有试样均从母材破坏。     

锆基非晶合金脉冲激光焊及接头组织特性

采用脉冲激光焊接的方法对锆基非晶合金(Zr₄₄Ti₁₁Ni₁₀Cu₁₀Be₂₅)进行对接熔焊工艺试验,在合适的工艺参数下获得成形良好的锆基非晶合金熔焊对接接头。采用金相显微镜、场发射扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪、同步热分析仪等多种测试手段对成形接头的形貌、晶体相、结晶组织特性及热稳定性进行分析。结果显示,在接头热影响区的二次电子图像中发现了纳米结晶,焊缝区则为小块体状结晶相;热影响区及焊缝区的布拉格衍射峰对应的是Zr₂Cu和Zr₂Ni;接头三个区域中,焊缝区表现出最高的维氏硬度;结合DSC曲线中放热峰的晶化热焓,计算出接头热影响区与焊缝区的结晶分数分别为4.2%和32.0%。     

超声波筛选激光增材制造非晶合金

目的 快速优化出无缺陷非晶合金激光增材制造工艺。方法 以Zr51Ti5Cu25Ni10Al9非晶合金为模型材料,利用超声波对金属内部缺陷的衰减,来快速筛选激光增材制造非晶合金的最佳工艺组合（激光功率和扫描速度）。结果 超声波检测可以准确有效地检测出非晶合金试件的晶化比例,并且当激光功率为1 300 W、扫描速度为600 mm/min时超声波衰减系数降至最低。进一步对该工艺下获得的样品分析发现,该工艺成型的Zr51Ti5Cu25Ni10Al9非晶合金缺陷最少、晶化程度最低、性能最佳。结论 超声波技术是快速筛选激光增材制造非晶合金等高性能金属最佳工艺参数的有效技术手段。     

Mg-Y-Nd-Zr镁合金焊接接头的显微组织与力学性能研究

目的研究Mg-Y-Nd-Zr镁合金焊接接头显微组织和力学性能。方法采用钨极氩弧焊工艺制备Mg-Y-Nd-Zr合金焊接接头,采用金相显微镜、扫描电子显微镜观察焊接接头显微组织,采用能谱测试主要合金元素含量,采用电子万能实验机测试焊接接头的力学性能,采用维氏硬度计测试焊接接头的硬度。结果Mg-Y-Nd-Zr合金母材、焊缝区与热影响区平均晶粒尺寸分别为80, 30, 95μm。焊接接头的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为295 MPa, 188 MPa和3.0%。结论 Mg-Y-Nd-Zr合金母材、焊缝和热影响区晶粒均为等轴晶,与母材相比,热影响区未发生晶粒粗化,焊缝区晶粒明显细化,析出相Mg24Y5增多。Mg-Y-Nd-Zr合金焊接接头经525℃×12 h固溶+225℃×12 h时效处理后,各区域的硬度差异不大。抗拉强度达到母材的93%,断后伸长率达到母材的67%。     

高强钢焊接接头显微组织的研究进展

综述了热输入、合金元素、冷却速率和应变速率对高强钢焊接接头显微组织的影响和高温共聚焦显微镜原位观察高强钢显微组织的最新研究进展,总结了高强钢焊接接头粗晶热影响区显微组织的转变机理.结果表明:通过延长冷却时间、减少热输入量、控制合金元素的含量和采用预处理提高应变速率等方法,可以调控高强钢焊接接头显微组织中马氏体、粒状贝氏...     

7075铝合金高速搅拌摩擦焊材料流动行为及性能研究

目的 针对7075–O铝合金高焊速、高转速搅拌摩擦焊接缺陷多、质量差等问题,研究焊接接头材料流动对焊缝性能的影响。方法 选用焊接速度1 000 mm/min,搅拌转速分别为1 000、1 200、1 600、1 700 r/min的条件对7075–O铝合金板进行搅拌摩擦焊接,分析不同焊接工艺参数下焊接接头的显微组织及力学性能。同时,利用Fluent软件模拟7075–O铝合金搅拌摩擦焊接过程中的材料流动场分布,分析焊接材料流动与缺陷形成的关系。结果 利用7075–O铝合金三维流动模型,预测出高焊速条件下焊缝前进侧形成一个低压区,孔洞等缺陷易出现在此区域,数值模拟预测与试验结果吻合。在高焊接速度1 000 mm/min、焊接转速1 200 r/min时,焊缝表面光滑平整,焊核区域的硬度分布更加均匀。结论 随着搅拌转速从1 000 r/min增大到1 700 r/min,热输入量逐渐增大,孔洞缺陷由隧道型孔洞转变为不连续的小孔。同时,随着搅拌转速的增大,焊缝高硬度区域的宽度先增大而后降低。当搅拌转速为1 200 r/min时得到了优质的焊接接头,焊缝焊核区硬度分布均匀,硬度值最高为176HV。     

焊接速度对 7A52 铝合金 FSW 组织及力学性能的影响

目的在保证搅拌速度一定时,针对8 mm厚的7A52铝合金,在不同焊接速度下采用搅拌摩擦焊(FSW)进行焊接试验,研究其焊接接头的显微组织及力学性能。方法利用搅拌摩擦焊机进行对接焊接,焊后制取金相试样观察焊接接头宏观形貌和显微组织,并测定其力学性能。结果7A52铝合金FSW焊接接头焊核区的面积随着焊接速度的增大而增大,当焊接速度为250mm/min时,焊接接头的焊核区面积最大,焊核区的显微组织都为细小的等轴晶,焊接接头横截面的焊核区呈明显"洋葱环"的形貌,而热力影响区的结构特征则呈现出了较高的塑性变形流线层。焊接接头显微硬度分布都呈现出"W"形变化,在焊接速度为150 mm/min时,焊接接头的平均抗拉强度能达到452 MPa,达到了母材抗拉强度的89%。结论通过对不同焊接速度下7A52铝合金FSW焊接接头的组织和性能进行研究,得到了不同焊接速度下焊接接头组织和力学性能。     

铜与奥氏体不锈钢异种材料电子束焊接

目的研究不同参数下铜钢电子束异种焊接以获得符合要求的接头质量。方法以无氧高导热铜(OFHC)和奥氏体不锈钢(304)作为研究对象,控制扫描幅值、焊接速度等工艺参数,采用500 Hz真空电子束偏束"O"形扫描焊接的方式进行焊接。结果在电子束偏钢侧0.2 mm,电子束流为17 mA,聚焦电流为501 mA,焊接速度为600 mm/min的参数下,添加半径为1 mm,频率为500 Hz的圆形扫描波得到了抗拉性能为310.9MPa、硬度大于180 MPa的优质焊接接头。结论不同参数下的接头宏观均出现焊缝上表面下陷缺陷,接头铜侧热影响区存在大量颗粒状、块状、条状的铜钢固溶体析出相,接头钢侧热影响区存在宽度随扫描波幅值减小而减小的黑色过渡带。     

6061铝合金搅拌摩擦焊工艺窗口的研究

目的提高6061铝合金搅拌摩擦焊接头的质量,确定合适的工艺参数范围。方法设计3种不同的搅拌头进行焊接,分析接头拉伸强度与组织性能,并根据试验结果建立工艺窗口,选择合适的轴肩尺寸及工艺参数范围。结果随着轴肩尺寸减小,焊缝宽度、金属流动性、热力影响区面积均减小,在较大的焊接速度及较小的搅拌头转速下,焊缝底部出现缺陷;采用轴肩直径小的搅拌头进行焊接,在一定焊接参数范围内,焊接接头的拉伸强度得到提高;随着轴肩直径减小,焊核区晶粒组织细化,材料变形程度减小;由建立的工艺窗口可知,当轴肩尺为9 mm时,可选择的参数范围最大。结论焊接时采用小尺寸轴肩,可以在搅拌头行走速度更低、转速更大的情况下,仍然可以保持合理产热量,使接头性能得到提高。     

Comparative study on CO2 laser overlap welding and resistance spot welding for galvanized steel

The CO₂ laser overlap welding and the resistance spot welding are respectively investigated on DC56D galvanized steel used for auto body. The characteristics of the two types of welding methods are systematically analyzed in terms of the weld molding, tensile-shear performance, microstructure, hardness, and corrosion resistance of welding joint. The results show that, the fusion widths of the upper and lower surface are almost the same for the resistance welding joint, and the weld nugget is surrounded by the heat-affected zone. While the laser welding joint belongs to deep penetration welding, the weld fusion width presents wide at the top and narrow at the bottom, and the heat-affected zone is situated on both sides of the weld pool. Compared with resistance spot welding joint, laser welding joints have much more ultrafine microstructures, much smaller heat-affected zones, as well as greater resistance to deformation and corrosion. In addition, the tensile-shear performance of laser weld joints is superior to that of resistance welding joints under certain conditions.     

汽车高强钢SG1000激光复合焊接力学性能研究

目的 针对汽车高强钢SG1000焊接接头恶化等问题,研究了SG1000激光复合焊接的力学性能。方法 选用等强匹配焊丝MG90-G对高强钢SG1000进行激光复合焊接,对焊接接头进行拉伸和低温冲击韧性试验,并结合扫描和硬度监测等手段对焊缝组织和断口形貌进行分析。结果 由于激光的预热作用,高强钢SG1000激光复合焊接成形件的焊缝美观,焊接过程稳定可靠,焊接熔池深度较大,有效改善了传统焊接的咬边、飞溅、气孔等缺陷。焊缝组织主要由板条马氏体和奥氏体晶粒组成,热影响区的过热区内部板条马氏体和奥氏体晶粒比较粗大,而焊接母材主要为细小的板条马氏体和奥氏体晶粒。焊接拉伸断口主要为细小且较浅的韧窝,且韧窝底部存在第二相粒子及夹杂物,焊接拉伸断口断裂于热影响区且微观形貌为韧性断裂;冲击微观形貌主要由准解理小平面及河流花样组成,且存在一定数量大小不一的韧窝交错分布,焊接冲击断口断裂于热影响区且微观形貌也为韧性断裂。结论 焊缝热影响区的晶粒比非热影响区的晶粒粗大,拉伸和冲击断裂均发生于热影响区;随着激光功率的增大,复合焊接接头的力学性能呈现逐渐增强的趋势;随着焊接速度的增大,复合焊接接头的力学性能呈现先增强后削弱的趋势。高强钢SG1000激光复合焊接最佳工艺参数如下:激光功率为9.5 kW,焊接速度为0.8 m/min,对应屈服强度为1 072 MPa,抗拉强度为1 175 MPa,断裂伸长率为13.5%,冲击断裂吸收的能量为30.8 J、焊缝中心显微硬度为342 HV。     

Q960E超高强钢焊接接头组织和性能研究

目的 对Q960E超高强钢的焊接工艺进行研究以获得高强高韧的焊接接头。方法 选择超高强钢Q960E作为母材、FK1000ER120S–G焊丝作为填充材料进行MAG焊,采用改变焊接电流的方式来研究焊接热输入对焊接接头组织和性能的影响。结果 当焊接电流为155～230 A时,均获得了全焊透无明显缺陷的焊缝。随着焊接热输入的增大,焊接接头中各亚区宽度增大,其中焊缝区变化最为显著,在最小热输入条件下焊缝宽度为3.98 mm,在最大热输入条件下焊缝宽度增至5.53 mm。对焊接接头进行组织分析发现,焊缝组织主要为针状铁素体和板条马氏体;完全相变区组织主要为板条马氏体;未完全相变区组织主要为回火马氏体和部分重结晶形成的马氏体。硬度测试表明,在热影响区的回火区发生了软化现象,最低硬度仅为290HV;在完全相变区发生了硬化现象,硬度最大值可达500HV。在不同热输入条件下,焊接接头各亚区硬度变化趋势一致,焊接接头抗拉强度为995～1 076 MPa,拉伸试验均断裂在热影响区,断后伸长率为9.33%～10.21%,断裂时存在颈缩现象,为韧性断裂。随着热输入的增加,粗晶区马氏体板条束宽度增大,未完全相变区...     

X70大变形管环焊接头及断裂机制研究

目的基于应变设计大变形管线环焊接头热影响区的软化问题,解决制约管线安装质量和服役寿命等难题。方法通过显微硬度测试、微观组织分析,研究了X70大变形管接头热影响区的软化原因,并利用数字相关法研究了焊接接头拉伸过程中的断裂机制,还对焊接接头热影响区进行了激光增强探索。结果 X70焊接接头热影响区粗晶区的最大硬度损失达HV0.239;软化区最大应变达到37%以上;经过热影响区激光重熔后,X70钢焊接接头抗拉强度可提高10%以上,断裂位置均位于母材。结论 X70焊接接头热影响区粗晶区存在明显的软化;拉伸过程中在软化区出现了明显的应变集中,是X70焊接接头断裂于近缝区的主要原因;焊接接头热影响区粗晶区粗大的粒状贝氏体和铁素体导致了焊接接头热影响区的软化。     

Ti75合金激光焊接接头的组织及力学性能

采用10 kW的连续光纤激光器对3 mm厚的Ti75合金板进行激光焊接,通过调整不同的激光功率来获得全熔透的焊接接头.同时,观察了不同热输入下焊接接头的宏观形貌、微观组织,测试了焊接接头的力学性能和显微硬度,对接头不同部位的组织特征及成形原因进行了分析.结果表明,随着焊接过程中激光功率的增加,焊缝的宽度逐渐变大,在不同...