钛基复合材料TIG焊接接头的显微组织和拉伸性能

采用非熔化极惰性气体钨极保护(TIG)焊技术对非连续增强钛基复合材料进行焊接,研究了焊接接头的显微组织与拉伸性能。结果表明:TIG焊接可较好地实现钛基复合材料的连接,焊缝成形良好,表面均匀洁净,未见微裂纹、气孔等焊接缺陷;接头由焊缝区、热影响区和母材区组成;接头中焊缝区和靠近焊缝的热影响区中β相晶界上分布的增强体TiB具有较高的长径比,细化程度较高,同时焊缝区和靠近焊缝的热影响区中存在大量针状马氏体α′相;接头的抗拉强度为1 137MPa,为母材的92%,断后伸长率为2.20%;接头拉伸时均在母材区断裂,拉伸断口主要呈韧性断裂特征,部分区域呈沿晶断裂特征。     

半固态触变成型镁合金光纤激光焊接性能的研究

对半固态触变注射成型的AZ91D镁合金进行激光焊接,焊接功率为800 W,焊接速度为4.5m/min,并对接头的显微组织和力学性能进行分析。结果表明:在给定的实验参数下,接头热影响区晶粒粗大,同时有熔化现象,焊缝狭窄,接头成形好,焊缝区晶粒细小,组织为α-Mg和β-Al12Mg17;断口为韧窝断口与沿晶断口的混合,焊缝中存在气孔及微裂纹,硬度沿着熔深方向变大;接头的抗拉强度和延伸率均低于母材。     

热处理工艺对Ti2AlNb惯性摩擦焊接头组织及性能的影响

针对Ti_2AlNb合金惯性摩擦焊接接头开展了热处理工艺试验研究,分析了不同热处理工艺对焊接接头组织及力学性能的影响。研究表明,固溶态母材由α2、B2和O相构成,α2相呈球状或块状分布于B2相晶界上,O相呈棒状平行或交叉分布于B2相晶粒内部;固溶+单时效态合金母材由B2+O两相组成。焊态下的接头焊缝区及热力影响区基本为B2相组织,双时效处理后大部分B2相转变成晶界网状O相+晶内针状及块状O相组织,单时效处理的接头焊缝区及热力影响区晶界基本无O相组织存在,B2相晶内转变为细密层片状B2+O相共析组织。三种热处理状态的接头各区域显微硬度分布基本一致,焊后双时效提高了O相组织的析出而起到强化作用并提高了接头的显微硬度。焊前为固溶态+焊后双时效处理的接头室温抗拉强度最高且为1 193 MPa;焊后双时效处理的接头室温拉伸断口以准解理断裂为主,焊后单时效处理的接头室温拉伸断口以解理断裂为主,且解理小平面尺寸较大,抗拉强度稍低。焊前为固溶态+焊后双时效处理的接头在650℃高温下的抗拉强度依然最高且为986MPa,断口上能够观察到较浅的韧窝,为沿晶的韧性断裂;焊前为固溶态+时效处理的接头断口形貌基本相同,接头断裂形式以解理断裂为主,并含有少量的准解理断口。     

6061铝合金激光填丝焊接接头的组织与力学性能

通过显微硬度计、拉伸试验机、扫描电镜和X射线衍射仪等研究了激光填丝焊接6mm厚6061铝合金接头的显微组织和力学性能。结果表明:焊缝中心区域的显微组织为等轴晶,由α-Al固溶体组成,无β(Mg_2Si)强化相析出,近熔合区的焊缝组织为柱状晶;焊接接头焊缝的硬度最低,约为73HV,母材的硬度最高,约为110HV,随着距焊缝中心距离的增大,热影响区的硬度先呈波浪式增大,在距焊缝中心2.2~3.8 mm处有所下降,此外为热影响区软化区,在距焊缝中心3.8~4.4mm处又快速增大;焊接接头的抗拉强度为234 MPa,约为母材的71%,高于熔化极惰性气体保护焊接接头的;焊接接头均在焊缝处断裂,接头与母材均为韧性断裂。     

热输入对激光焊接800MPa级微合金化碳锰钢接头显微组织和力学性能的影响

在不同热输入(1.27,1.52,1.90kJ·cm-1)下对800MPa级微合金化碳锰钢板进行了激光对接焊,研究了热输入对焊接接头显微组织、室温拉伸性能和-40℃冲击性能的影响。结果表明:热输入对焊接接头显微组织的影响很小,3种热输入下焊缝区和热影响区粗晶区的显微组织均为板条马氏体,热影响区细晶区的为细晶铁素体及其晶界处的马氏体-奥氏体(M-A)组元,混晶区的为尺寸不等的铁素体和M-A组元;随着热输入的增加,热影响区粗晶区的晶粒尺寸增大,细晶区的变化较小;热输入对焊接接头拉伸性能的影响很小,拉伸断裂位置均位于母材中;随着热输入的增加,焊缝区冲击功先增大后降低,当热输入为1.52kJ·cm-1时达到最大,冲击断口都为韧性断口。     

7050铝合金搅拌摩擦焊焊接接头的组织与冲击韧性

用优选后的工艺参数对6.3 mm厚7050铝合金板进行搅拌摩擦焊对接焊接,分析了接头的组织与冲击韧性。结果表明:接头的焊核和轴肩影响区组织为细小等轴晶,热影响区组织稍有粗化现象,前进侧热机影响区晶粒发生了较大程度的变形,后退侧晶粒变形程度较小;接头显微硬度呈"W"形分布,热影响区和热机影响区的硬度较低,母材和焊核区的硬度较高,焊核区硬度从底部到顶部依次增大;接头冲击韧性优于母材的,焊核区、热影响区和母材冲击断口中有较多的韧窝,呈典型的韧性断裂特征。     

TA2钛合金焊接接头不同区域的疲劳裂纹扩展速率

对TA2钛合金焊接接头的母材区、熔合线、焊缝中心和热影响区的疲劳裂纹扩展速率、疲劳断口形貌以及显微组织进行了研究。结果表明:接头各区域的疲劳裂纹扩展速率相差不大,可直接用焊缝区的裂纹扩展速率表示;各区域试样的断口呈典型的疲劳断口形貌;母材区的平均晶粒尺寸约62.8μm,热影响区的约为110μm,晶粒尺寸对疲劳裂纹扩展速率没有明显影响。     

AZ31B镁合金搅拌摩擦焊接头的显微组织及耐腐蚀性能

对AZ31B镁合金板进行了搅拌摩擦焊,研究了焊接接头的显微组织、物相组成、硬度及耐腐蚀性能。结果表明:该接头焊核区为细小均匀的等轴晶,热机械影响区晶粒得到细化但沿金属塑性流动方向被拉长,热影响区的显微组织与母材区的比较接近,但其晶粒略粗大;与接头母材区相比,焊缝的物相组成未发生变化,各区的硬度有所降低且硬度随距焊缝中心距离的增加呈先减小后增大的变化趋势,硬度最低处位于热机械影响区内;接头的耐腐蚀性能略低于母材的,浸泡腐蚀后接头表面发生全面腐蚀,但各区域的腐蚀程度并不相同,热机械影响区的腐蚀最严重。     

7B05-T5铝合金激光-MIG复合焊接头 组织性能研究

采用维氏硬度、微型剪切、微拉伸和断裂韧度等试验,研究了7B05-T5铝合金复合焊接头焊缝、热影响区及母材的微区力学性能,并结合显微组织、断口扫描等分析了接头各微区力学性能的差异。结果表明:复合焊接头焊缝区组织主要为树枝晶。焊缝区域硬度最低平均为80HV,热影响区平均硬度为110 HV,且存在宽度约为5 mm的软化区,母材硬度值最高平均为123 HV。母材的剪切强度和抗拉强度最高,热影响区次之,焊缝最低。接头热影响区抵抗裂纹扩展的能力最强,母材次之,焊缝最差。     

微观组织对高强铝合金接头冲击韧度的影响

以2519-T87高强铝合金为研究对象,研究其接头的冲击断裂性能及微观组织。研究表明,晶界上分布的α+θ(CuAl2)共晶相是焊缝中心和熔合线附近区域韧性较差的主要原因,并且由于熔合线附近等轴晶区中的共晶相数量高于焊缝中心区域,导致其成为接头韧性最差的区域。晶界液化以及显微裂纹的产生是部分熔化区脆化的主要原因。析出物的溶解使完全回归区获得接头最大冲击吸收功22 J,而析出物的粗化导致过时效区韧性降低,冲击吸收功仅仅只有7 J。断口观察发现除了部分熔化区的断口是脆性断口,接头其他区域断口均为韧窝型断口,且完全回归区中的韧窝最深,韧窝内部的析出物最少。     

汽车大梁用BS700MC低碳微合金钢焊接接头的组织和力学性能

通过裂纹敏感性、显微硬度、弯曲、冲击、拉伸试验及组织观察,研究了汽车大梁用BS700MC低碳微合金钢焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:采用WH80-G焊丝焊接时,BS700MC钢具有较好的抗裂性,焊前不需要预热处理;焊接接头的焊缝组织为针状铁素体和极少量贝氏体与先共析铁素体;焊接接头具有良好的综合力学性能,焊缝硬度为380HV,与母材相当,接头底部硬度分布波动明显,热影响区存在软化现象,在-20~20℃范围内焊接接头具有良好的冲击韧性;接头的抗拉强度为815 MPa,为母材的97.1%,断裂于热影响区,拉伸断口为韧窝与解理台阶混合型断口。     

不等厚DP780/HC660双相钢异质激光焊接接头的显微组织和力学性能

对1.2mm厚DP780双相钢和1.0mm厚HC660双相钢进行了CO2激光对接焊,研究了该异质焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:焊接接头焊缝区组织由粗大板条马氏体和少量铁素体组成,热影响区组织不均匀,分为粗晶区、细晶区和临界区;显微硬度以焊缝为中心呈不对称分布,焊缝区、热影响区和母材的平均显微硬度依次降低,热影响区出现软化现象;焊接接头的抗拉强度和HC660双相钢的相近,伸长率则降低至7.8%,断裂发生在热影响区附近的HC660双相钢处,断裂方式为韧性断裂。     

动车铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能的研究

分析了动车用6005A铝合金的搅拌摩擦焊接头的显微组织及疲劳性能。研究表明:接头表面有Al2O3生成,接头焊核区是细小的等轴晶,并有"洋葱环"形貌,热影响区晶粒粗大,接头的疲劳强度低于母材,但高于MIG焊,疲劳断口为韧窝与准解理的混合断口。     

TC4钛合金等离子弧焊接接头组织及性能

采用等离子弧焊接工艺焊接TC4钛合金,通过室温拉伸、显微硬度测试、金相分析及X射线衍射试验,对TC4钛合金等离子弧焊接接头的显微组织和性能进行了研究。实验结果表明:TC4钛合金等离子弧焊接接头焊缝的组织为针状马氏体α'相和残余β相,组织形态为粗大柱状晶,过渡区和近焊缝区中的组织为细小的针状α相和β相、少量的α'相,组织形态为较粗大的等轴晶;接头焊缝熔化区的硬度最高;接头断口的主要微观特征为韧窝,属于延性断裂,但部分区域韧窝很浅,趋向于脆性断裂。     

焊接次数对TC18钛合金中厚板电子束焊接接头组织及性能的影响

采用电子束焊接工艺对21 mm厚TC18钛合金板进行了1次与2次(在1次焊接焊缝处以相同工艺再次焊接)焊接试验,研究了焊接次数对接头组织、拉伸性能和硬度的影响。结果表明：2种焊接接头均成形良好,无明显缺陷;相对于1次焊接,2次焊接接头热影响区中的α′相增多,晶粒尺寸增大;焊接接头的抗拉强度高于母材,且2次焊接接头强度更高,但断后伸长率下降,断裂方式均为韧性断裂;1次焊接与2次焊接接头焊缝区的平均显微硬度分别为380,395 HV,均高于母材区,热影响区的平均显微硬度分别为360,350 HV,增加焊接次数提高了焊缝区硬度,降低了热影响区硬度。     

自保护药芯焊丝焊接X80管线钢管环焊缝接头的显微组织与力学性能

采用自制自保护药芯焊丝对X80管线钢管进行环焊缝焊接,分析不同焊接位置接头的焊缝成形、显微组织与力学性能。结果表明:不同焊接位置的焊缝成形良好,该焊丝具有良好的全位置焊接适应性;不同焊接位置焊缝组织基本相同,盖面层由板条贝氏体和针状铁素体组成,填充层为细小的粒状贝氏体和准多边形铁素体;不同焊接位置热影响区细晶区组织基本相同,由细晶铁素体和针状铁素体组成;热影响区粗晶区由粗大的板条贝氏体和粒状贝氏体组成,且立焊位置的晶粒尺寸小于平焊和仰焊位置的;焊缝和热影响区的平均硬度分别为226,227HV,略低于母材的(233HV);立焊位置焊缝和热影响区的-10℃平均冲击吸收功高于平焊位置的;不同焊接位置接头的抗拉强度相当,拉伸断口呈韧性断裂特征。     

核反应堆蒸汽发生器压力边界焊接接头的显微组织及硬度

根据核反应堆蒸汽发生器压力边界水室分隔板与定位板之间的结构特点,采用不对称X形坡口形式对Inconel600合金进行对接焊,研究了焊接接头的显微组织与硬度。结果表明:与母材相比,焊接接头热影响区的晶粒变大,熔合区组织过渡良好;焊缝边缘为垂直于熔合线向焊缝中心生长的柱状晶,焊缝中心为柱状晶和等轴晶的混合组织;在正面焊缝和反面焊缝之间的重熔区形成了较多的等轴晶;焊缝区物相组成与母材的相似,均由基体γ相、γ′间隙相及碳化物组成;焊缝重熔区的硬度最高,热影响区的硬度最低。     

5A06铝合金超薄板交流冷金属过渡焊接头的组织与拉伸性能

采用交流冷金属过渡焊接方法对0.8 mm厚5A06铝合金超薄板进行了焊接试验,研究了焊接接头的成形质量、显微组织及拉伸性能等.结果表明:在正面保护气体流量为20 L·min-1,背面保护气体流量为5 L·min-1,焊接电流为75～80 A,焊接速度为1000 mm·min-1条件下,焊缝成形良好,连续美观,无气孔、裂纹、夹杂等缺陷;接头母材区组织为轧制态拉长α-Al相以及晶界处分布的弥散强化相,熔合线、热影响区、焊缝处均为等轴晶;接头拉伸时均在母材处断裂,抗拉强度达到360 MPa左右,断后伸长率约为12％,拉伸性能优良;断口存在大量韧窝,接头发生韧性断裂.     

不同焊接热输入下AZ31镁合金TIG焊接接头的显微组织与力学性能

采用交流钨极氩弧焊在不同焊接热输入下对2mm厚的热轧态AZ31镁合金薄板进行对接焊试验,采用显微镜、硬度仪及拉伸试验机等对焊接接头的显微组织与力学性能进行了研究。结果表明:焊接接头母材区的组织为单相α-Mg固溶体,热影响区和焊缝区的组织为α-Mg单相固溶体和弥散分布的β-Mg_(17)Al_(12)相;随着焊接热输入增大,焊缝区的晶粒变大,β-Mg_(17)Al_(12)相增多;焊缝区的显微硬度最高,母材区的次之,热影响区的最低;随着焊接热输入增大,焊接接头的抗拉强度先增大后减小,并在90A时达到最大,为223 MPa,可达到母材的89.2%,此时的伸长率为10.0%;拉伸断裂位置主要出现在热影响区,断裂方式为准解理断裂。     

焊接速度对TRIP590高强钢激光焊接接头组织与力学性能的影响

采用光纤激光器对1.5mm厚TRIP590钢板进行对接焊,观察了接头的宏观形貌和显微组织,测试了其硬度和拉伸性能,分析了焊接速度(0.050,0.067,0.083m·s~(-1))对焊缝成形、接头组织与力学性能的影响。结果表明:较低和较高的焊接速度均不利于焊缝成形,焊缝表面均有较大的凹陷,焊接速度对组织与性能影响不大;焊缝区和近焊缝热影响区组织主要为马氏体组织,该区硬度较高,约为母材的2倍;近母材侧热影响区组织主要为铁素体和马氏体组织,且距焊缝越远,马氏体组织越少,硬度也急剧下降;焊接接头的屈服强度和抗拉强度均稍高于母材的,塑性略低于母材的;接头均在母材区发生断裂,且为韧性断裂。