TA15大厚度电子束焊接头组织及性能分析

通过对TA15大厚度钛合金材料的高压电子束焊工艺进行焊接试验,观察和分析了焊接接头的宏观组织形貌和微观组织特征,测试了接头的力学性能和接头硬度分布。结果表明:TA15大厚度钛合金高压电子束焊缝区、热影响区和母材区的微观组织差别明显;焊缝抗拉强度略高于母材,但塑性低于母材;接头焊缝区显微硬度值高于母材区。     

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。     

6mm厚304奥氏体不锈钢激光焊接工艺规律的研究

采用光纤激光器对6mm厚的304不锈钢进行焊接试验,通过对不同工艺参数下的焊接接头显微硬度、拉伸性能及显微组织进行测试与观察,研究激光功率、焊接速度对焊接接头中心等轴晶晶粒大小、柱状晶宽度的影响规律以及力学性能的影响规律.结果 表明:焊接接头硬度都比母材大,热影响区的硬度与母材接近;增大激光功率或减小焊接速度,焊缝柱状晶宽度以及中心等轴晶晶粒都逐渐增大,焊缝显微硬度逐渐减小,焊缝抗拉强度先增大后减小;当激光功率为2.9KW时,焊缝抗拉强度达到最大值711.5MPa,抗拉强度与母材强度接近,继续增加激光功率,焊缝组织粗化,焊接接头抗拉强度降低.     

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。     

焊后热处理对2A14高强铝合金电子束焊接头组织及力学性能的影响

轻质化的需求使得人们把关注的焦点集中于轻质材料,高强铝合金作为钢结构材料的最佳替代品,受到越来越广泛的关注,利用电子束焊接高强铝合金,为获得性能优良的2A14高强铝合金电子束焊接接头,采用焊后热处理,通过组织观察(光学显微镜和扫描电镜)、维氏硬度测试、接头拉伸性能测试等方法研究焊后热处理对2A14电子束焊接接头显微组织和性能的影响。结果表明,通过焊后热处理,焊缝中心原晶界分布的网状共晶组织回溶于基体组织中消失,焊缝内部析出大量弥散强化项,基体强化效果增强,显微硬度显著升高,由焊态下低于母材硬度直接升高至超过母材硬度。接头抗拉强度由原来的355MPa提高到465 MPa,超过了母材强度。接头断裂均发生在焊缝,由断口分析发现热处理后接头韧性增强,韧窝深度增加,且有第二相质点出现。     

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。     

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。     

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。     

基于“热导拘束+局部变形强化”的铝合金焊轧复合成形方法

铝合金尤其是热处理强化铝合金焊后不可避免会出现热影响区软化现象,导致焊接接头的力学性能显著下降。基于热导拘束+局部变形强化构想,提出一种铝合金焊轧复合成形方法,系统分析铜垫强制冷却非熔化极惰性气体保护电弧焊(Tungsten inert gas, TIG)填丝对接焊及焊后轧制复合工艺对5083-O和6061-T6异种铝合金焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明,采用焊轧复合成形方法,能够得到成形良好且无缺陷的铝合金对接接头,通过轧制使焊接接头同时发生了纵向变形和横向变形;焊后轧制可以压实铝合金焊缝组织,有效降低焊接接头部分熔化区的宽度,同时热影响区(包括固溶区和过时效软化区)晶粒发生位向改变甚至转动现象;与自由冷却焊接工艺相比,采用铜垫冷却的焊接接头6061-T6侧软化区硬度升高且向焊缝中心产生明显偏移,焊后轧制使两种冷却方式的焊接接头的整体硬度均得到大幅度提升,其中软化最严重位置硬度值由59.5HV提高到84.4HV,提升幅度为41.8%;两种冷却方式的焊接接头轧制后接头的抗拉强度均大幅度提升,其中铜垫冷却焊轧复合成形与自由冷却焊接接头相比,试样抗拉强度由197.0MPa提升到288.6MPa,提升幅度为46.5%,与5083-O母材的抗拉强度相当,断后伸长率由5.88%提升到8.85%,断裂位置由6061-T6侧热影响区转移至5083-O侧母材。     

焊接速度对DP590双相钢板激光焊接接头组织和性能的影响

利用光学显微镜、拉伸试验机及硬度计等研究了焊接速度对激光焊接DP590双相钢板接头组织和性能的影响。结果表明:该接头组织主要由马氏体和贝氏体组成,随着焊接速度的增加,焊缝中马氏体板条变得细短且体积分数增大,热影响区组织逐渐细化;接头表面硬度以焊缝为中心呈对称分布,且从焊缝至母材整体呈下降趋势,焊缝区的显微硬度较高,约为母材的1.6倍;接头试样拉伸后均在母材区发生断裂,不同速度焊接后DP590钢板接头的抗拉强度均不低于母材的,伸长率与母材的相当,焊接速度对接头拉伸性能的影响很小。     

焊丝对2A12铝合金焊接接头组织和力学性能的影响

对2A12铝合金进行交流钨极氩弧焊接,探讨了ER4043焊丝和BJ-380A焊丝对焊接接头组织、抗拉强度和硬度的影响。结果表明:两种焊丝接头焊缝区均为典型的铸态枝晶组织,晶粒生长方向以弯曲形状垂直于焊接方向;与ER4043焊丝相比,BJ-380A焊丝接头的热影响区晶界中有更多的强化相析出;两种焊丝接头的抗拉强度均可达到母材的50%以上,拉伸断裂部位均位于热影响区;与BJ-380A焊丝相比,ER4043焊丝接头的强度和硬度更高,抗拉强度达到了母材的67.9%。     

大厚度TC4钛合金铸件钨极惰性气体保护焊的最优工艺确定及其接头力学性能

选用连续施焊、焊层冷至室温后再焊接下一层、焊道冷至室温后再焊接下一道3种层间温度控制方案和730,600℃2种焊后退火温度,通过显微组织、拉伸性能和疲劳性能确定了大厚度TC4钛合金铸造板钨极惰性气体保护焊(GTAW)的最优工艺,并研究了最优工艺下焊接接头的力学性能。结果表明：焊层冷至室温后再焊接下一层得到的焊接接头焊缝组织最为细小,疲劳寿命最高,在730℃下退火后的焊接接头拉伸性能更好,故确定为最优工艺;最优工艺下,GTAW接头的焊缝硬度略高于母材,属于高匹配接头,在拉伸和疲劳过程中接头均在母材处发生断裂,但焊缝的抗疲劳开裂能力低于母材。     

VM12与奥氏体异种钢焊接接头组织和力学性能研究

采用热丝TIG焊分别对VM12/S30432和VM12/HR3C进行焊接工艺试验。对异种钢焊接接头进行拉伸、弯曲和硬度试验,并利用光学显微镜分析了焊接接头的微观组织。结果表明:两种异种钢焊接接头的延展性能良好,焊接接头力学性能和硬度值均在理想范围内。两类焊接接头焊缝及母材组织均为正常组织,热影响区及母材未出现δ铁素体等高温组织,焊缝与母材间界面清晰。焊接接头焊缝组织致密,呈典型的树枝晶结构,且枝干的位向较为一致,近似柱状晶生长形态。     

薄板06Cr19Ni10不锈钢焊接接头组织与性能的研究

通过对微束等离子弧焊和冷金属过渡焊(CMT)的1.5 mm厚06Cr19Ni10奥氏体不锈钢薄板焊接接头的组织与性能的对比,发现微束等离子弧焊接头抗拉强度及疲劳强度均略低于冷金属过渡焊,两种焊接方法下接头弯曲性能均良好,焊缝区硬度均低于母材且CMT焊缝区硬度值略高于微束等离子弧焊,焊缝组织均为奥氏体+不同形态的δ铁素体组织,组织呈柱状晶。     

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。     

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。     

B级铸钢与Q450NQR1钢焊接接头的组织与性能

用光学显微镜、显微硬度计、扫描电镜及三点弯曲疲劳试验机等研究了B级铸钢与Q450NQR1钢焊接接头的组织与性能。结果表明:其焊缝组织为细小树枝状铁素体+珠光体,B级铸钢侧热影响区近焊缝区有马氏体组织;焊缝硬度达240～295HV,高于两侧母材的;B级铸钢侧热影响区硬度波动最大,硬度也最高,达370HV;与焊态相比,焊趾处打磨可使接头疲劳强度提高12%,整体喷丸可提高15%;在循环载荷作用下,焊接接头多在焊根处起裂。     

5A06铝合金不同焊接位置焊接工艺参数研究

针对5A06铝合金缺乏全位置焊接工艺这一问题,采用三个不同的焊接位置分别设置三组不同参数对其进行焊接,研究焊接位置对工艺参数和接头性能的影响。试验结果表面,采用钨极氩弧焊（GTAW）方法焊接5A06铝合金,钨极直径2.5 mm,焊接速度50 mm/min,电弧电压16 V,平焊焊接电流100 A,气体流量10 L/min,立焊焊接电流90 A,气体流量9 L/min,横焊焊接电流90 A,气体流量9 L/min,三组参数能确保焊缝表面成型良好,无焊接缺陷产生;平焊、立焊和横焊焊接后焊缝金相组织由α(Al)固溶体、β相+不溶杂质相组成,由于热输入的影响,焊缝冷却速度慢,延长了焊缝中Al-Mg共晶形成的时间,焊缝组织呈现带状或条状,母材组织呈现等轴晶状,焊缝晶粒较母材粗大;焊接过程中5A06铝合金强化力学性能元素Mn和Mg受到高温电弧作用被烧损,因此三种焊接位置焊缝硬度均比母材低,因平焊时焊接电流比横焊和立焊大,平焊焊接区域Mn和Mg元素烧损比立焊和横焊大,平焊焊缝硬度比立焊和横焊低,由于电流差距较小,硬度差值小,为5A06铝合金焊接工艺选取提供参考。     

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。     

铍青铜弹簧触指焊接及热处理关键技术研究

采用熔焊技术,通过硬度、抗拉强度检测及金相分析,对铍青铜（QBe2）弹簧触指成形过程中的焊接及热处理关键技术进行了研究。试验证明,热处理前的弹簧触指焊接接头硬度偏低（平均值为133.6HV）,抗拉强度平均值为534MPa。在真空条件下,Y态＋时效处理条件下的母材与焊接接头的硬度比固溶＋时效状态下的稍高些;时效时间延长至90min时,焊接接头与母材的硬度均达到400HV以上,焊接接头抗拉强度平均值为820MPa,接近QBe2原材料Y态的抗拉强度（872MPa）,从而满足了弹簧触指的使用要求。