单双道搅拌摩擦焊接5083/6082异种铝合金T型接头的组织与力学性能

采用单道和反方向双道搅拌摩擦焊接5083-O (壁板)/6082-T6(筋板)异种铝合金T型接头,研究了其显微组织和力学性能。结果表明:单道焊接头的搭接界面由未焊接区、有效结合区和弱结合区组成,反方向双道焊后,弱结合区消除,有效结合区宽度增大;单、双道焊接头T方向拉伸时均在壁板母材处断裂,抗拉强度相近,L方向拉伸时分别在界面和筋板热影响区断裂,且双道焊接头的抗拉强度更高;单道焊接头前进侧弯曲时发生屈服,后退侧弯曲时发生脆断,双道焊接头前进侧和后退侧弯曲时均发生屈服;单、双道焊接头壁板方向的显微硬度保持在75HV左右,沿筋板方向的从热机影响区向母材区先降后增最后趋于稳定。     

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。     

S904L超级奥氏体不锈钢管钨极氩弧焊接头的力学性能与耐腐蚀性能

对尺寸?60mm×3mm的S904L超级奥氏体不锈钢管进行单面焊双面成形的钨极氩弧焊,对接头的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能进行研究。结果表明:接头焊缝表面未出现气孔、焊瘤、凹陷、咬边等缺陷,内部未出现裂纹、未熔合、未焊透等缺陷,焊缝成形性能良好;焊缝组织为柱状晶+等轴晶,热影响区与母材组织为奥氏体;接头的抗拉强度不低于525 MPa,且接头在热影响区断裂,断裂性质为韧性断裂;弯曲180°后,面弯试样和背弯试样表面均无裂纹,满足标准要求;热影响区的显微硬度最高,焊缝的次之,母材的最低;焊缝与母材的晶间腐蚀敏感性均较小,且焊缝在硫酸中的耐腐蚀性能仅略低于母材的。     

SUS304不锈钢超薄片脉冲激光焊接工艺及接头的显微组织和力学性能

在不同激光功率(140～420 W)和焊接速度(10～30 mm·s~(-1))(即不同热输入)下对SUS304不锈钢超薄片(厚度0.2mm)进行脉冲激光搭接焊,研究了热输入对焊缝成形的影响,并分析了最优成形接头的显微组织和力学性能。结果表明:当热输入在9～20J·mm~(-1)时可获得成形良好的焊缝,其中在激光功率320 W、焊接速度20mm·s~(-1)(热输入16J·mm~(-1))条件下的成形性能最优;最优成形接头焊缝中心为等轴晶组织,熔合线处为细小柱状晶组织,近熔合线的焊缝中形成了胞状树枝晶;最优成形接头熔合线处的硬度最高,其次为焊缝区;不同激光功率和焊接速度所得接头均在热影响区发生断裂,最优成形接头的抗拉强度最高,达到790.1MPa,接近于母材的,其拉伸断裂方式为韧性断裂。     

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。     

不同保护气体对6082-T6铝合金GTAW焊接接头组织和力学性能的影响

选取受电弓结构主要材料之一的6082-T6铝合金为研究对象,采取不同的保护气体对其进行钨极惰性气体保护焊(GTAW),研究了不同保护气体对焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明:在不同保护气体下,6082-T6铝合金焊接接头的焊缝组织均相同,均呈等轴晶,熔合区为柱状晶;随着氦气在混合气体中所占比例的降低,焊缝和熔合区的晶粒变得粗大,强度明显降低;在50%Ar+50%He保护气体下,焊接接头的抗拉强度最高,为182MPa;在100%Ar保护气体下,热影响区的宽度最大,软化现象最严重。     

G20Mn5铸钢MAG焊接接头的组织与力学性能

采用单面两道焊方式对8 mm厚G20Mn5铸钢板进行熔化极活性气体保护电弧(MAG)对接焊,研究了接头的显微组织、硬度、拉伸性能、疲劳性能。结果表明:接头表面成形良好,无明显的焊接缺陷;接头由母材、热影响区、焊缝组成,其中热影响区可分为不完全正火区、正火区和过热区;由母材到焊缝中心,接头硬度整体呈先升高后降低的趋势,熔合处的硬度最高,达到70HRB左右,焊缝的硬度为55～60HRB,略高于母材的;接头的抗拉强度明显高于母材的,而断后伸长率低于母材的;接头的高周疲劳强度与母材的相当,且断裂位置均位于热影响区。该接头的性能满足设计要求。     

不等厚DP1180/DP590双相钢激光拼焊接头的显微组织与力学性能

对1.2mm厚DP1180双相钢板和1.5mm厚DP590双相钢板进行激光拼焊,研究了接头的显微组织和力学性能。结果表明:接头焊缝表面基本无飞溅现象,成形质量良好;焊缝区由粗大柱状晶组成,为板条状马氏体和铁素体的双相组织;热影响区可分为临界区、细晶区和粗晶区,其组织均由马氏体和铁素体组成,DP1180钢侧的热影响区比DP590钢侧的宽;接头焊缝区的显微硬度最高,平均值达369HV;接头拉伸时均在母材DP590钢中断裂,其抗拉强度与DP590钢的相同,伸长率为14.7%,约为DP590钢的一半。     

Domex700MC低合金高强钢药芯焊丝CO2气体保护焊焊接接头的组织与性能

用药芯焊丝CO2气体保护焊焊接Domex700MC低合金高强钢,用光学显微镜、硬度计和冲击试验机等对焊接接头的显微组织和力学性能进行了分析。结果表明：焊缝金属晶粒细小且分布均匀,有较多针状铁素体,但熔合区组织比较粗大,使熔合区附近塑性降低,为焊接接头的薄弱部位;焊缝金属显微硬度较高,为315HV,而在热影响区为225HV,出现软化现象;焊接接头力学性能优良,具有较高的抗拉强度（630．94MPa）和冲击功（135．34J）。     

1Cr18Ni9Ti不锈钢脉冲超窄间隙焊接头的组织及耐腐蚀性能

采用脉冲超窄间隙焊(UNGW)工艺对20 mm厚1Cr18Ni9Ti不锈钢板进行焊接,研究了该脉冲UNGW接头的显微组织、力学性能及耐腐蚀性能.结果表明:脉冲UNGW接头打底焊缝区的组织为奥氏体等轴晶+板条状δ铁素体,填充和盖面焊缝组织为奥氏体柱状晶+板条状和网状δ铁素体;部分熔合区组织为奥氏体+蠕虫状δ铁素体,而不完全混合区组织为奥氏体+δ铁素体,且其组织形态较为杂乱;热影响区组织为奥氏体+条带状δ铁素体.脉冲UNGW接头的塑性和韧性优于直流UNGW接头的,但强度低于直流UNGW接头的.脉冲UNGW接头熔合区+热影响区、焊缝区、完整接头及母材在NaCl溶液中的耐腐蚀性能依次增强;脉冲UNGW接头在硝酸溶液中的耐晶间腐蚀性能比未敏化处理母材的与直流UNGW接头的差,但明显优于敏化处理母材的.     

2219铝合金横焊接头的补焊性能研究

针对未来运载火箭立式装配横向焊接的工程化应用需求,以厚度8 mm的2219铝合金变极性TIG横焊接头为研究对象,开展了在水平状态下对原始横焊接头进行一道补焊及二道横向补焊试验,在获得成形良好的补焊接头的基础上,研究了原始焊缝、一道补焊焊缝、二道补焊焊缝的组织形貌、力学性能及显微硬度。试验结果表明,对原始横焊焊缝上端开槽进行一道、二道补焊之后,可消除焊缝内部连续超标的气孔缺陷;一道补焊及二道补焊后的接头上层均为柱状晶,下层均为等轴晶,一道补焊及二道补焊后接头力学性能比原始焊缝要低,主要与补焊后在接头熔合线附近产生大量的共晶组织有关;二道补焊接头比一道补焊接头弯曲性能好,显微硬度高,说明厚度8 mm的2219横焊接头缺陷补焊更适合于采用较小的焊接规范及两道焊(填充+盖面)工艺。     

EH36船板钢埋弧焊接头的组织和力学性能

采用埋弧焊工艺对EH36船板钢进行多道次、大热输入条件下的焊接试验,研究了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:在大热输入条件下,焊缝组织由晶界铁素体、块状铁素体和少量针状铁素体组成,不存在侧板条铁素体,这对焊缝的力学性能有利;粗晶热影响区是受焊接热输入影响最严重的区域,冲击韧性最差的区域为焊缝;焊接接头的最高硬度出现在粗晶区靠近熔合线处,为222HV,最低硬度出现在细晶区,为181HV,未出现焊接软化区。     

5083/6063不等厚铝合金双丝CMT角焊接头的组织与性能

对3mm厚5083铝合金和16mm厚6063铝合金进行双丝冷金属过渡(CMT)角接焊,通过分析焊缝成形性能和抗拉力确定了最佳焊枪角度、焊接速度以及后丝焊接电流等参数,研究了最佳参数焊接后接头的显微组织和硬度。结果表明:最佳工艺参数为焊枪角度60°、焊接速度2.0m·min-1、后丝焊接电流140A,所得焊缝表面过渡圆滑,无咬边、驼峰等缺陷,单位长度拉力最大,为548.7N·mm-1;5083铝合金侧熔合区和热影响区界线分明,热影响区中的杂质相在晶界上富集,6063铝合金侧熔合区较窄,焊缝组织由枝晶组成,且出现晶粒大小不同的条带组织;焊缝区硬度最高,熔合区和热影响区未发生硬化或软化。     

T92/TP347H异种钢焊接接头的组织结构和力学性能

采用ERNiCr-3和ERNiCrMo-3两种镍基焊丝,GTAW法实现T92/TP347H异种钢管焊接。研究了接头的显微组织结构、熔合区(线)两侧的成分分布和接头的力学性能,以及焊后热处理对接头组织结构及力学性能影响等。结果表明:T92/TP347H异种钢接头T92侧热影响区(HAZ)主要由过热区、粗晶区及细晶区构成;TP347H侧HAZ没有明显晶粒长大的现象,但晶界、晶内有碳化物析出。两种焊丝焊接的T92/TP347H异种钢接头拉伸断裂面位于TP347H侧母材,焊缝强度较高;ERNiCrMo-3焊接接头的强度高于ERNiCr-3焊接接头,但塑、韧性不如后者。750℃,30 min焊后热处理,有助于降低T92侧HAZ硬度,改善接头的综合力学性能。     

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。     

基于显微组织的多层焊接接头断裂韧性试验研究

对NiCrMoV钢多层焊接接头进行了准静态断裂性能试验,试验中发现埋弧焊焊缝断裂韧性J值分散性较大。根据焊接试样韧性断裂和脆性断裂的情况,分组拟合J-R阻力曲线和计算有pop-in效应的尺寸敏感断裂韧度Jc(25)值。分别对呈现韧断和脆断的多层焊接试样断口的启裂部分进行扫描电镜分析,发现多层焊接焊缝的断裂韧性与试样预制裂纹尖端在焊缝接头中的位置有很大关系。对多层焊接接头各组织的成因以及对断裂韧性的影响进行了分析和研究,可知多层焊缝的粗大柱状晶、再结晶粗晶和再结晶细晶区交替存在的复杂组织是焊接接头断裂韧性分散性大的根本原因。     

高、低匹配对G115/T92异种钢接头组织与力学性能的影响

分别采用高、低匹配焊接材料对G115钢和T92钢进行了异种钢焊接,研究了高、低匹配对这两种接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:两种接头的焊缝和热影响区组织均为典型的回火马氏体,高匹配接头中T92钢侧熔合线附近的δ-铁素体含量高于低匹配接头中的,平均体积分数均低于0.3%;高匹配接头T92钢侧、低匹配接头G115钢侧熔合区均存在钨、钴、钼、铜元素稀释现象;两种接头的截面显微硬度均呈"W"形分布,高匹配焊缝的硬度波动较大;低匹配接头的室温和650℃抗拉强度、屈服强度高于高匹配接头的,两种接头焊缝处的冲击韧性均最差;高匹配接头焊缝的冲击断裂机制为准解理断裂机制,低匹配接头焊缝的为微孔聚集断裂和准解理断裂的混合断裂机制。     

激光-MAG和MAG焊接Weldox960钢接头的组织与性能对比

分别采用激光-活性气体保护电弧焊(Laser-MAG焊)和MAG焊对Weldox960钢板进行焊接,对比分析了两种工艺焊接接头的显微组织及性能。结果表明:Laser-MAG焊接接头热影响区粗晶区的平均晶粒尺寸较小,为48μm,而MAG焊接接头的为95μm,两种焊接接头的显微组织基本相同,焊缝区组织为细小粒状贝氏体,细晶区组织为细小板条马氏体和粒状贝氏体,部分相变区组织为铁素体+粒状贝氏体;Laser-MAG焊接接头的热影响区宽度小于MAG焊接接头的,软化带也较窄,其拉伸性能和冲击性能均优于MAG焊接接头的,条件疲劳极限为320 MPa,高于MAG焊接接头的。     

机械振动对激光焊接接头组织的影响

振动焊接工艺能有效细化接头组织晶粒,降低残余应力,提高焊接质量。为了研究振动焊接工艺在激光焊接方面的应用,选用316不锈钢作为试验材料,利用机械振动辅助激光焊接的工艺方法,通过改变机械振动参数和焊接速度,利用光学显微镜和扫描电镜观察焊后接头组织,对比分析不同振动频率和焊接速度下接头的微观组织形貌。结果表明,机械振动可以细化焊后组织中形成的柱状晶,使柱状枝晶破碎且向不同方向生长,晶轴间与焊缝中心处的等轴晶增加。提高焊接速度后,振动的加入能够细化焊缝区出现的粗大柱状晶。同时,振动可以减少焊后在奥氏体基体晶界处形成的网状高温铁素体和点状碳化物,使其趋于弥散。试验还对焊接接头进行显微硬度测试,发现振动焊接下得到的焊缝区接头组织硬度较高,且较高共振频率下硬度增加明显。     

铝合金与镁合金直流双脉冲MIG焊接头组织与性能研究

以ER4043焊丝为填充金属,对5 mm厚的7020铝合金和AZ31B镁合金的直流双脉冲MIG焊接头进行组织成分和力学性能分析。结果表明,在合适的焊接参数下,焊缝近镁侧熔合区存在柱状晶和200μm左右的铝镁金属间化合物层,其主要成分为β(Al3Mg2)和γ(Al12Mg17)。拉伸试样断裂发生在近镁侧熔合区,呈现脆性断裂的特征,焊缝显微硬度值波动较大,在近镁侧熔合线处达到最大值,铝镁金属间化合物层的存在严重降低了接头力学性能,平均拉伸强度只有16.4 MPa。