5052铝合金激光焊接接头组织和性能研究

采用扫描电镜、显微硬度和抗拉强度等测试方法,研究了5052铝合金激光焊接接头组织和性能。研究结果表明,铝合金激光焊接接头热影响区主要为树枝晶,晶粒较为粗大;焊缝区主要为等轴晶,晶粒较母材和热影响区细小。铝合金激光焊接接头显微硬度焊缝区最高,热影响区最低。随着激光功率的增加,铝合金激光焊接接头抗拉强度先增加后降低,激光功率3.0 k W时达到最大值204.5 MPa,拉伸断口为典型的韧窝断口形貌。     

超声功率对7075铝合金CMT焊接接头的组织与性能的影响

为了解决铝合金接头的气孔多、晶粒粗大、力学性能差等问题,使用冷金属熔滴过渡(CMT)焊接方法完成对7075铝合金薄板的焊接,在焊接过程中引入超声波。通过金相、EBSD、力学性能等测试考察了不同超声功率对焊接接头气孔、微观结构和力学性能的影响。结果表明,超声振动可以显著地减小气孔数量、增加熔宽,并且其焊接热影响区（HAZ）的宽度随超声功率的增加而减小;超声功率为1200 W时焊接接头显微硬度较无超声提高87.514 MPa,抗拉强度提高85 MPa,断后伸长率提高1.4%。由EBSD结果分析可知,当超声功率为1200 W时焊缝平均晶粒尺寸36.89μm,比未施加超声时减小了9.99μm,焊缝晶粒得到了明显细化;随着超声功率的增加提高了晶粒的大角度晶界的比例,焊接接头的塑性有所增加。     

PLC控制激光焊接2524铝合金接头的组织研究

采用PLC控制激光焊接工艺参数对2524铝合金进行了焊接处理,研究了激光功率、焊接速度和送丝速度对2524铝合金焊接接头热裂纹倾向和显微组织的影响。结果表明,随着激光功率的增加,焊接接头的裂纹总数量呈现不断增加的趋势;焊缝中心为等轴树枝晶组织,而靠近熔合线附近为柱状晶组织,焊缝中心的平均晶粒尺寸和靠近熔合线附近的焊缝柱状晶间距均增大;随着焊接速度的增加,焊接接头的裂纹总数量不断增加,热裂纹倾向加大,且焊缝区域的熔宽和焊缝面积减小;随着送丝速度的增加,焊接接头的裂纹总数量降低。采用填充焊丝的焊接工艺后,焊缝的成形性相对自熔焊接更好,且焊缝面积明显增大。     

7055喷射成形高强铝合金激光焊接头组织及性能

采用激光焊接对2 mm厚喷射成形的7055-T76511铝合金进行焊接试验。通过显微硬度和拉伸试验测试焊接接头的力学性能,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、背散射电子衍射技术(EBSD)以及X射线衍射(XRD)分析焊接接头的微观组织。结果表明,7055铝合金激光焊接头无明显的软化区,焊缝显微硬度最低,约为130~140 HV,接头的抗拉强度372 MPa,伸长率4.1%。焊缝组织有明显的三个区(热影响区、熔合区和焊缝区)。热影响区组织是产生了部分再结晶的等轴晶粒;熔合区由于非均匀形核形成了等轴非枝晶区(non-dendritic equiaxed grain zone,EQZ),晶粒尺寸3~8μm;焊缝区靠近熔合线为柱状枝晶,中心为胞状枝晶。     

液氮急冷下高强铝合金焊接接头微观组织研究

为了降低高强铝合金焊接热裂纹敏感性,在相同焊接工艺参数条件下,采用钨极氩弧焊焊接7075铝合金时,在不同方位及距离熔池中心的不同位置喷射液氮急冷。通过光学显微镜分析在液氮急冷条件下高强铝合金焊接接头的微观组织变化,从而找到液氮喷射的最佳位置。试验结果表明,正常焊接时的铝合金焊缝晶粒尺寸较粗大,焊缝区有明显柱状晶;但在熔池一侧喷射液氮冷却时,焊缝晶粒出现等轴晶,且晶粒大小更加均匀、细小,这将利于降低高强铝合金焊接接头的热裂纹敏感性。     

焊接速度对2524铝合金光纤激光焊接头组织及性能的影响

对2524铝合金进行光纤激光焊试验,采用显微组织观察、X射线衍射分析、拉伸试验和硬度测试等手段,探究焊接速度对接头显微组织和力学性能的影响。结果表明,焊接速度较低时,热输入较大,焊缝发生下塌,热输入不足则会造成接头未连续焊透;随着热输入减少,焊缝熔宽逐渐减小,焊缝中心等轴树枝晶尺寸减小,熔合区柱状树枝晶的存在区域变窄,枝晶间距减小,生长方向性更强;在单向拉伸试验中,接头抗拉强度随焊接速度增加而增大,在75mm/s时达到最大,为329.21MPa,达到母材的73.15%;接头硬度随焊接速度增加而呈"U"型分布,焊缝中心软化最为严重。     

焊接速度对7A04铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用不同焊接速度焊接7A04铝合金板材,并对搅拌摩擦焊接头进行微观组织和力学性能分析研究。结果表明,接头焊核区由于搅拌头的搅拌作用及发生动态再结晶,形成细小等轴晶,尺寸远小于母材;机械热影响区处于搅拌头外缘,在搅拌头搅拌作用下发生明显的拉伸变形;热影响区晶粒发生明显粗化。不同焊接速度下焊缝区的硬度分布整体上呈"W"形分布,接头软化,焊缝区硬度低于母材,硬度最高值出现焊核区,最低值出现在热影响区。当旋转速度为800 r/min,焊接速度为120 mm/min时,接头成型性最佳,其抗拉强度为410 MPa,达母材强度的75%。     

轧制+增材TC4合金电子束焊接接头组织与性能

研究了一种电子束焊接规范对轧制+增材TC4钛合金焊接接头组织影响,分析了焊后钛合金力学性能.结果表明,轧制侧热影响区合金组织变化较大,离焊缝中心距离越近,β转变组织含量增加,晶粒逐渐转变为等轴晶组织,等轴晶内有集束状马氏体α'相析出,越靠近焊缝等轴晶尺寸越大;增材侧热影响区组织形态变化较小,β晶粒形态保持柱状晶形态,无等轴晶区产生,晶内组织转变为马氏体α'相.焊缝两侧热影响区显微硬度变化趋势相同,均为越靠近焊缝中心,显微硬度越高,焊接重熔区硬度最高,达400 HV左右.焊接接头力学性能与TC4钛合金锻件相当,且断裂位置均位于激光沉积母材区域.     

搅拌摩擦焊工艺参数对5052铝合金接头组织和力学性能的影响

研究了搅拌摩擦焊工艺参数对6 mm厚的5052铝合金板材接头组织和力学性能的影响.在150 mm/min的焊接速度下,旋转速度在600～1 500 r/min的范围内,均得到了高质量的焊缝.焊接接头由热影响区、热机影响区和搅拌区组成.在搅拌区产生了细小的等轴晶组织,最小晶粒尺寸为6.3 μm.搅拌头的旋转速度越高,搅拌区的晶粒尺寸越大.硬度曲线呈"W"形,焊缝中心硬度与母材相当,在距焊缝中心大约3 mm的位置硬度最小值为52 HV左右.在旋转速度为600 r/min与焊接速度为150 mm/min焊接参数下得到的接头强度为236.2 MPa,断后伸长率为22.4%,分别达到母材的92.9%和96.1%.     

超声辅助钨极氩弧焊紫铜焊缝组织性能

针对钨极氩弧焊(GTAW)焊接紫铜厚板时热裂纹严重的问题,采用超声辅助GTAW新工艺研究紫铜板焊接工艺。通过动力学模拟得到超声辅助GTAW焊接时T3紫铜板振幅分布规律,确定焊接时超声入射的最佳位置,并发现超声功率越大,T3紫铜表面谐响应时对应的振幅越大。研究超声辅助钨极氩弧焊对T3紫铜焊缝显微组织和力学性能的影响。结果表明,经超声辅助后焊缝中热裂纹得到明显抑制,粗大柱状晶显著减少,焊缝中晶粒得到细化,等轴晶增加,有明显球化现象,出现明显亚晶界,在一定范围内,超声功率越大,细化效果越明显,亚晶尺寸半径越小。通过力学性能测试发现,焊接接头的硬度、屈服强度及延伸率与无超声作用时相比均有明显提升。     

Microstructure and porosity analysis in ultrasonic assisted TIG welding of 2014 aluminum alloy

The ultrasonic assisted tungsten inert gas (U-TIG)welding is a newly developed arc welding method,which is aimed at improving the weld quality and efficiency.TIG welding and U-TIG welding of 2014 aluminum alloy with 5 mm thickness were experimentally carried out in this paper.The microstructure and porosity of welded joints were analyzed.Compared with conventional TIG welding,the columnar crystals are changed into equiaxed crystals at the centre of weld zone and the grain of fusion zone in U-TIG welding is refined and equiaxed.The porosities of joint decrease after the ultrasonic was applied on the arc.The mechanism of crystal grain refiaement is discussed in this paper and the reasons of porosity decrease in U-TIG welded joint may be due to the effect of acoustic streaming and cavitation,which need further research.     

闪光焊FeCrAl合金管材的接头组织及性能

采用闪光焊对FeCrAl合金进行对接接头焊接,通过扫描电子显微镜及能谱仪等手段研究了焊接接头的显微组织特征、不同区域氧化物颗粒的分布情况及力学性能. 结果表明,闪光焊焊接FeCrAl合金所得焊接接头显微组织主要为等轴晶,在焊缝和热影响区氧化物未出现明显聚集及向晶界偏聚的现象,且在晶内和晶界都可以呈现弥散分布的特征;焊接接头抗拉强度值达到594 MPa,为母材强度的90.5%;接头断裂在焊缝区,整体呈现脆性断裂模式;焊缝晶粒的粗化导致焊缝区硬度降低,最终引起焊接接头出现软化.     

超声电弧对6061铝合金MIG焊接头组织和性能的影响

为了改善铝合金MIG焊的接头质量,利用外接超声激励装置在MIG焊接电弧中激发出超声,并研究了超声激励频率对6061铝合金对接焊缝的成形、气孔分布、显微组织及力学性能的影响规律. 结果表明,超声电弧可以有效的细化焊缝组织、减少焊缝气孔量,提升接头的强度. 与常规MIG焊接相比,在引入超声电弧后,焊缝的熔宽增加,焊缝中胞状树枝晶组织被细化,等轴晶区域占比增加,在激励频率为30 kHz时组织细化效果最好;随着激励频率的增加,焊缝中的气孔量逐渐降低,焊接接头的抗拉强度提高,当激励频率为50 kHz时,抗拉强度最高,达到235 MPa,为母材强度的73.4%,对应拉伸断口中韧窝的形态更加等轴化、分布更加均匀.     

6N01铝合金水冷MIG焊接头组织和性能

针对6N01铝合金熔化焊接头软化问题,研究了水冷对MIG焊接头组织和性能的影响,并与自然冷却条件下接头进行对比.金相试验结果表明,水冷使填充和盖面焊道部分熔化区变窄,焊缝近熔合线的柱状晶区变宽,焊缝内部等轴晶细化;显微硬度试验结果表明水冷条件下接头软化区范围明显变窄且硬度提高;软化区TEM观察显示水冷减少了β'析出相长大;水冷还提高了MIG焊接接头屈服强度和抗拉强度.结果表明,水冷能优化6N01铝合金MIG接头组织并提高力学性能.     

铝合金振动焊接过程非线性时间序列模型分析

针对7系列超硬铝在传统熔焊过程中易出现热裂纹、气孔和焊接接头软化等问题,研究振动焊接工艺过程中,焊接工艺参数变化与焊接接头强度间的非线性关系机理,建立基于焊接过程工艺参数测量数据的7075超硬铝振动焊接接头强度非线性时间序列预测模型. 文中在7075超硬铝振动焊接过程参数测量数据的基础上,建立了焊接过程参数时间序列,并在此基础上研究建立了焊接过程系统相空间重构参数及确定性检验方法. 根据重构相空间的相点演化轨迹与焊接接头强度参数间的非线性关系,建立相空间相点演化轨迹的人工神经网络拟合模型,对焊接接头的断后伸长率、抗拉强度、硬度、焊缝余高、晶枝最大粗度、晶粒数量等物理参数进行计算. 根据建立的模型进行的一系列焊接接头强度试验显示. 结果表明,该模型的预测结果可以满足工程需要,具有工程实用价值.     

6061-T6铝合金DP-MIG焊轧复合成形接头组织与力学性能

为解决6061-T6铝合金焊后热影响区软化导致力学性能下降的问题,基于焊接接头余高大变形强化过时效软化区的思想,采用双轧辊系统对6061-T6薄板铝合金直流双脉冲熔化极气体保护焊(DC double pulse metal inert gas welding,DP-MIG焊)接头进行同步双面轧制,并分析了焊轧复合成形接头组织与力学性能.结果表明,焊缝晶粒受到竖直方向的轧制力发生大塑性变形,内部气孔消失,焊缝区域变宽,邻近焊缝的热影响区受到来自焊缝的挤压力发生协同宏观变形,远离焊缝的过时效软化区组织受到来自焊缝处的压应力,从沿垂直焊缝方向产生部分协同形变强化;接头的硬度明显提升,过时效软化区的硬度由60～70 HV提升至80～90 HV,过时效软化区的拉伸性能也有所提升,当焊接速度为800 mm/min时,抗拉强度最佳可达到母材的83.6%,相较于焊接接头提升19.4%,进而实现了对过时效软化区的强化效果.     

超声频脉冲电信号耦合前后铝合金TIG堆焊接头特点

电弧堆焊作为一种低成本高效率的焊接方法在材料表面修复领域具有广阔的应用前景,文中将超声频脉冲电信号与低频交流TIG焊接电信号耦合,将超声能量引入TIG堆焊过程,改善铝合金TIG堆焊质量. 对超声频脉冲电信号耦合前后5083铝合金TIG堆焊焊缝成形、组织及硬度进行对比. 结果表明,随超声电源输出电压的增大,焊缝成形向熔宽减小、余高增大的趋势变化. 超声作用后,晶粒尺寸发生了一定变化,但晶粒形态无明显变化. 熔合区的晶粒细化最显著;焊缝区及热影响区的晶粒细化不明显,相反,随超声电源输出电压的增大,晶粒明显粗化. 熔合区及热影响区的第二相分布呈聚集现象. 超声作用对晶粒内部Mg元素的分布影响较大,增大超声电源输出电压,Mg元素在晶界处的偏析减弱. 硬度测试结果表明,超声频脉冲电信号耦合后焊缝硬度增大.     

薄板2524铝合金激光填丝焊接工艺及组织性能

2524铝合金是具有优异损伤容限的新型航空高强Al-Cu-Mg合金.采用高功率光纤激光器焊接1.6 mm厚2524铝合金,研究了填充5087焊丝情况下,激光功率、焊接速度和填丝速度对焊缝成形、热裂纹倾向和焊缝显微组织的影响,优化焊接工艺参数,考察接头静态拉伸性能.结果表明,采用填充材料后,焊缝柱状枝晶生长方向性明显减小、晶粒细化、晶界共晶增多、热裂纹倾向降低.当激光功率为2.5 kW,焊接速度为2 m/min,填丝速度为2 m/min时,可获得成形良好、无缺陷的焊缝,接头抗拉强度达到313~324 MPa,拉伸断裂于接头熔合线附近,断口处有大量韧窝,呈韧性断裂特征.     

6082铝合金MIG焊焊接接头组织与力学性能研究

通过拉伸、弯曲、硬度试验以及金相分析等对6082铝合金MIG焊接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用5087焊丝焊接6082铝合金时,具有较好的抗拉性能,板厚8和4mm的焊接接头焊态的抗拉强度分别为母材的77.8%和73%;弯曲断裂集中在熔合线处,弯曲角度均较小;6082铝合金MIG焊接头焊缝中心组织为等轴晶,靠熔合线的焊缝晶粒沿散热方向呈柱状晶,熔合区晶粒粗大;软化区出现过时效效应,使Mg2Si长大,成为接头最薄弱的区域。     

铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊接头组织与性能分析

选用1 × 3结构的ER5356铝合金多股绞合焊丝,进行5A06铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊对接试验,通过金相、扫描电镜、电子背散射衍射、拉伸和硬度测试等方法对20 mm厚焊接接头的微观组织和力学性能相关性进行分析. 结果表明,铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊工艺性较好,焊缝主要由α(Al)基体和弥散分布的Al₃Mg₂第二相组成,焊缝中心区以等轴晶为主,晶粒的平均尺寸为34.83 μm;热影响区晶粒细小,存在回复再结晶,晶粒的平均尺寸为10.21 μm. 焊接接头硬度在75 ~ 90 HV之间,其中熔合区硬度值最低,为母材硬度值的84.6 %;焊接接头平均抗拉强度292 MPa,为母材抗拉强度的84 %,拉伸试件断口断裂位置为熔合区附近,呈现出韧性断裂特征.