高氮钢复合焊接接头组织与力学性能研究

热输入对焊接接头组织与力学性能有重要影响。采用激光-电弧复合焊接方法,研究了不同电弧能量和激光能量下的接头组织、焊缝氮含量、拉伸与冲击性能及接头显微硬度。研究表明：焊缝组织为奥氏体+少量δ铁素体,焊缝中析出的δ铁素体随热输入加大而增多;当电流达到200A后,熔池液态金属中氮的溶解近于饱和,即使焊接电流增大,焊缝氮含量依然趋于恒定;而当激光功率增至2.0kW后,焊接过程中的匙孔维持在稳定状态,焊缝氮含量也近于恒定;拉伸断裂位置均在焊缝区,当焊接电流为200A时,平均拉伸强度最高,达到967.58MPa,当激光功率为1.6kW时,平均拉伸强度可达962.88MPa;焊缝冲击功随激光功率的增大呈先降低后升高的变化趋势,但随电流的增大其变化趋势相反;熔合线的冲击功随着焊接参数的变化呈现出相同的变化趋势,焊缝和熔合线的最大平均冲击功分别为47.60J和62.85J;拉伸和冲击的断裂形式均为韧性断裂;焊缝区显微硬度最低,导致拉伸测试时均断裂于焊缝区。     

激光扫描速度对304不锈钢薄板组织和性能的影响

研究了在5k W激光功率下,激光扫描速度对304不锈钢薄板搭接接头组织和性能的影响。实验结果表明,焊缝区出现分层现象,层界存在着向两侧层中心延伸的树枝晶组织,层中心为细小的等轴晶。熔合线附近为树枝晶组织,垂直于熔合线向焊缝中心生长。不同扫描速度下,焊缝区的硬度均低于母材硬度,随着扫描速度的提高,焊缝区的硬度值趋于稳定,焊缝中心的硬度值,呈现下降趋势。扫描速度不同,焊接接头强度也不同,扫描速度为72mm/min时,焊接接头的抗拉强度接近于母材的强度。     

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。     

选区激光熔化成形CoCrFeNiCuAl0.8高熵合金的组织与性能

采用选区激光熔化成形(SLM)技术制备CoCrFeNiCuAl_0.8高熵合金,研究了不同激光热输入(0.06～0.36 J·mm^-1)下合金的成形质量和密度,确定最优成形工艺参数,并分析了在最优成形工艺参数下合金的显微组织和拉伸性能。结果表明：随着热输入的增加,SLM成形合金的密度先增大,当热输入大于0.15 J·mm^-1时,密度基本保持不变;当热输入为0.34 J·mm^-1时,密度最大,为7.5 g·cm^-3,最优工艺参数为激光功率270 W、扫描速度800 mm·s^-1。SLM成形合金具有由无序体心立方相(A2相)和有序体心立方相(B2相)组成的双相结构,显微组织由柱状晶和等轴晶组成,屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率分别为651 MPa, 840 MPa, 22%,23%,断裂机制为韧性断裂。     

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.     

焊接速度对TA2工业纯钛激光焊接接头性能的影响

在不同焊接速度(1.0,1.2,1.6m·min~(-1))下对TA2工业纯钛进行激光焊接,研究了焊接速度对接头显微组织、扩孔性能、冲压性能和拉伸性能的影响。结果表明:当焊接速度为1.0,1.2m·min~(-1)时,接头焊缝中心的显微组织为粗大α晶粒和少量针状α晶粒,当焊接速度为1.6m·min~(-1)时,焊缝中心的显微组织为针状α晶粒;接头热影响区的显微组织均为粗大α晶粒和不规则锯齿状α晶粒;随焊接速度的增大,接头的晶粒尺寸减小;随着焊接速度的增大,接头的扩孔率及杯突值增加,当焊接速度为1.6m·min~(-1)时,接头具有最优的扩孔性能、冲压性能和成形性能;接头的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率随焊接速度的增大均呈先增后降的趋势,当焊接速度为1.2m·min~(-1)时,接头的拉伸性能最佳,断裂形式均为韧性断裂。     

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。     

万瓦激光器焊接10mm304不锈钢工艺及力学性能研究

采用平均功率为10000W的光纤激光器对厚度10mm的304不锈钢进行焊接，通过优化工艺参数，提高焊缝抗拉强度。首先对激光功率和焊接速度分别进行优化实验，对焊缝抗拉强度及微观组织进行分析，得到提高焊缝接头抗拉强度的规律。然后对焊接速度以及激光功率进行正交实验，得到最佳的工艺参数。结果表明，当激光功率9.0W，焊接速度150mm/s时，焊缝抗拉强度达到最高的721MPa，达到母材的98%。焊缝中心等轴晶尺寸较小，有助于提高焊缝接头的力学性能。     

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。     

双面超薄不锈钢复合板激光焊接接头组织及耐腐蚀性能

采用同步送粉填充焊的方法,利用Nd:YAG固体脉冲激光对0.1mm+0.8mm+0.1mm不锈钢复合板进行了双面焊双面成形的实验研究。确定了激光焊接双面超薄不锈钢复合板的最佳工艺参数,利用金相显微镜观察分析了焊缝区各区的微观组织特征。结果表明,双面超薄不锈钢复合板填充粉末后激光焊接接头表面成形好,热影响区窄,焊接变形小;焊缝中心为细小的等轴晶,熔合线附近有细晶区,其他区域为柱状晶区,焊缝为残余奥氏体+马氏体+碳化物组织;在硫酸-硫酸铜腐蚀溶液中腐蚀16h后,焊缝表面与腐蚀前没有明显变化,对试板进行180°弯曲试验,未产生晶间腐蚀裂纹。     

6061-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的组织和性能

对4mm厚6061-T6铝合金进行了搅拌摩擦焊焊接,采用组织观察,拉伸试验和静态腐蚀失重试验对搅拌摩擦焊接头的显微组织和力学性能及腐蚀性能进行了研究。结果表明:接头焊核区发生了动态再结晶,形成了细小的等轴晶,热机影响区晶粒发生了较大程度的变形,热影响区晶粒发生了粗化;焊接速度为160mm·min-1时,接头的抗拉强度达到215MPa,为母材的76%,接头的断裂形式为韧性断裂;接头显微硬度分布曲线呈W形,沿焊缝中心线基本对称,前进边热影响区硬度低于母材的,是接头的薄弱环节;焊接速度为160mm·min-1时,焊缝的耐蚀性比母材的好。     

DP780高强度钢MAG焊搭接接头的组织和拉剪性能

利用扫描电镜、拉伸试验机等研究了不同热输入时DP780钢板熔化极活性气体(MAG)保护焊搭接接头的组织和拉剪强度,并对其拉剪断裂机理进行了讨论。结果表明:热输入在93～205J·mm-1范围内,接头的强度随着焊接热输入的增大而增大;焊接热输入较低时,接头上熔合区出现夹杂物聚集,减小了接头的有效承载面积,成为接头力学薄弱区;焊接热输入较高时,接头下板热影响区的马氏体分解,强度下降;接头熔合区和热影响区的断裂都属于韧性断裂。     

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。     

热输入对双相钢药芯焊丝电弧焊接头组织和性能的影响

对2205双相不锈钢板进行了药芯焊丝电弧焊,研究了不同热输入(8.32,11.02,14.04,17.39kJ·cm~(-1))对焊接接头显微组织、铁素体含量、冲击性能、显微硬度和耐点腐蚀性能的影响。结果表明:2205双相不锈钢接头焊缝、熔合区及热影响区均由奥氏体和铁素体组成,铁素体含量随着热输入的增加而逐渐降低;焊接热输入在14.04kJ·cm~(-1)时,接头区域铁素体体积分数基本满足40%～60%的要求;随着焊接热输入的增加,接头焊缝和热影响区的硬度略有降低,焊缝金属的冲击吸收功先升高后下降,热影响区的点腐蚀速率变化不大,焊缝的点腐蚀速率则先下降后升高;焊接热输入在14.04kJ·cm~(-1)时,2205双相不锈钢焊接接头的耐点腐蚀性能最好。     

焊接速度对304不锈钢电子束焊接头组织与性能的影响

在加速电压为120 kV、聚焦电流为2460 mA、焊接电流为12 mA条件下,采用真空电子束对3 mm厚304不锈钢板进行焊接,研究了焊接速度(10～40 mm·s-1)对接头显微组织和力学性能的影响.结果表明:焊缝的显微组织主要由两侧的柱状晶及中心的等轴晶组成;随着焊接速度的增大,焊缝晶粒尺寸减小,铁素体体积分数增加,接头各区域的硬度均有提高,抗拉强度先增大后减小,拉伸后接头均在母材处断裂.试验条件下真空电子束焊接304不锈钢的最佳焊接速度为30 mm·s-1,此时焊缝的成形质量较好,铁素体体积分数为7.4％,硬度较高,抗拉强度最大,为640 MPa,拉伸断口呈现韧性断裂特征.     

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。     

6mm厚304不锈钢激光焊接接头组织及力学性能研究

采用光纤激光对304奥氏体不锈钢进行焊接,获得成型良好的激光焊接接头,利用光学显微镜、超景深、显微硬度计等分析检测手段,对304不锈钢焊接接头的微观组织特点、力学性能及断口特征进行了研究并进行相应的分析.结果表明,在激光焊接过程中,由于焊缝冷却速度较快,焊缝组织主要以垂直于熔合线的柱状晶的形态存在,焊缝中心组织以等轴晶为主,热影响区不明显;接头硬度分布不均匀,焊缝处硬度最高,热影响区未发生明显软化;焊接接头抗拉强度为711.5MPa,接头拉伸后断于焊缝,拉伸性能达母材拉伸性能的97.5％,可应用于各种工程.     

医疗器械用高氮不锈钢中厚板钨极氩弧焊接接头的组织与性能

采用钨极氩弧焊对7 mm厚的高氮不锈钢板进行了焊接,研究了焊接接头的组织和力学性能。结果表明:焊缝区和热影响区组织为奥氏体和δ-铁素体,当2%氮气加入保护气体时,焊缝强度明显提高,抗拉强度达到865 MPa,与母材(抗拉强度875 MPa)相当,且焊缝韧性也可获得提高;整个焊接接头具有良好的低温冲击韧性,-40℃时,焊缝区的冲击吸收功为70 J,熔合线附近的冲击吸收功为55 J,热影响区的冲击吸收功为60 J。     

热输入对X120管线钢焊接接头粗晶热影响区组织和冲击韧性的影响

采用Gleeble-3800型热模拟试验机对X120管线钢进行了焊接热模拟试验,研究了不同焊接热输入下X120管线钢焊接接头粗晶热影响区(CGHAZ)的显微组织和冲击韧性。结果表明:热输入为10kJ·cm~(-1)时,粗晶热影响区组织主要由贝氏体和少量低碳马氏体组成,晶粒间的晶界为小角度晶界;热输入为20kJ·cm~(-1)时,粗晶热影响区的组织由细小的板条贝氏体组成,板条束间为大角晶界;随着热输入的进一步增加,粗晶热影响区的组织主要为粗大的贝氏体,大角度晶界的占比降低;当热输入由10kJ·cm~(-1)增加到40kJ·cm~(-1)时,粗晶热影响区的冲击韧性先增后降,当热输入为20kJ·cm~(-1)时,冲击韧性最好,断裂方式为韧性断裂;热输入为30kJ·cm~(-1)时,断裂方式为脆性解理断裂和韧性断裂共存的混合断裂;热输入为10,40kJ·cm~(-1)时,断裂方式为脆性解理断裂。     

铜箔中间层对铝/钢异种金属激光对接焊接头质量的影响

采用添加铜箔中间层方式对08Al钢与5083铝合金进行激光对接焊试验,试验过程中将光斑偏向钢一侧。以焊缝成形质量为标准,获得了最优的焊接工艺参数组合。采用金相显微镜和扫描电镜分析铜箔中间层对界面处熔合情况、元素分布及焊缝各区域微观组织结构的影响。研究结果表明,当光束偏移距离为0.4 mm,离焦量为0 mm,激光功率为2 kW,焊接速度为10 mm/s,保护气He流量为15 L/min时焊缝表面连续、平整,无飞溅、夹杂和咬边等缺陷,背部熔透均匀,焊缝成形质量最佳。添加的铜箔中间层形成铝和钢之间的过渡桥梁,使对接面处铝/钢物理性质过渡平缓,有效降低了界面处液态金属的温度梯度和热传递速度,液态熔池的高温停留时间延长使得下部金属获得更多的有效热量,熔化量显著增加。焊缝截面形状从T形转变为两头宽中间窄的近似X形,界面处熔合线呈现不规则的弯曲状,铝/钢相互咬合,连接紧密。铜箔中间层抑制了Al元素向钢侧焊缝的扩散,铁素体晶粒内第二相粒子明显减少。铝/铜/钢接头断裂形式为解理断裂和准解理断裂相混合,界面处生成了(Fe,Cu)4Al13、(Fe,Cu)2Al5和CuAl2脆性相,是限制接头强度提升的主要原因。