TC4钛合金激光焊接接头高温热处理后的显微组织研究

研究了TCA钛合金激光焊接接头经高温热处理后的显微组织,结果表明:由于在TCA合金相变点附近温度进行热处理能极大提高其合金元素的扩散速率,激光焊接接头中的马氏体α'随热处理时间的延长而更粗大,且分布更杂乱;热处理前后焊缝截面显微硬度均自焊缝中心向热影响区逐渐降低,热影响区显微硬度低于母材.与原始接头显微硬度值相比,经历高温热处理后接头的显微硬度降低约60HV左右.     

TC4钛合金高真空电子束焊接工艺研究

对TC4钛合金薄板进行高真空电子束焊接,结合室温拉伸试验和硬度试验,研究了焊接接头的显微组织及性能。结果表明,焊缝和热影响区的组织内部均析出了针状的α'马氏体,焊缝中心单位面积内析出的该相比热影响区较多。随着焊接速度的增大,接头抗拉强度和断面收缩率均先增大后减小。焊接接头的显微硬度分布为距离焊缝中心越远,硬度越小。焊缝的显微硬度比热影响区硬度平均高25~30 HV,热影响区的显微硬度比母材硬度平均高20~30HV。在电子束流为17 m A、聚焦电流为498 m A、焊接速度为1000 mm/min下焊接,焊接效果较好。     

焊接热输入对TC4钛合金TIG焊接头组织和性能的影响

观察不同焊接热输入条件下TC4钛合金TIG焊接头的微观组织特征,分析接头力学性能、显微硬度及断口形貌。结果表明,焊缝主要为针状α'马氏体组成的网篮组织,未发现其他生成相。热影响区主要为α+β+α',且越靠近焊缝的热影响区晶粒越粗大,晶内马氏体越多、越密集。针状α'相尺寸随焊接热输入的增大而增大,马氏体取向亦更加混乱。接头抗拉强度随焊接热输入的增大而增大,在1 144 J/mm时达到912 MPa。不同焊接热输入下的接头硬度值随距焊缝中心距离的增大先降低后升高,并在距焊缝中心3~5 mm的粗晶区存在一软化区。随着焊接热输入的增大,接头平均硬度值增大,且软化区向母材方向偏移。TC4钛合金TIG焊接头的断裂方式属于脆性断裂。     

薄板TC4钛合金TIG电弧和激光焊接接头晶粒尺寸与微观组织

对薄板TC4钛合金进行TIG电弧和激光焊接技术研究,重点分析了TIG焊接电流、焊接速度和激光输出功率对TC4钛合金焊接接头晶粒尺寸、微观组织和显微硬度的影响规律. 试验结果表明,在实现薄板TC4钛合金完全熔透的条件下,激光焊接具有更小热输入,接头焊缝区和热影响区宽度也显著降低. TIG焊接接头晶粒尺寸随热输入增加,呈现增加趋势. 随距焊缝中心位置增加,焊接接头晶粒尺寸均逐渐降低. TC4钛合金激光焊接接头焊缝区呈现魏氏组织特征,针状α'马氏体细小. 近缝热影响区组织为网篮状α'马氏体,而近母材热影响区为未转变α相和针状α'马氏体的双相组织. 随距焊缝中心位置增加,马氏体生成量逐渐减少,焊缝显微硬度值呈现降低趋势;同时相比于TIG焊接,TC4激光焊接接头具有更高的显微硬度.     

焊接电流变化对镁合金TIG焊接的影响

采用TIG焊接方法焊接AZ31B镁合金,采用宏观分析、显微组织、显微硬度、拉伸强度等分析方法对研究了焊接电流对镁合金焊接接头微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着焊接电流的增加,镁合金焊接接头拉伸强度先增加后减小,焊接电流为110 A时达到最大值193 MPa。镁合金焊接接头热影响区和熔合区显微硬度随焊接电流增加逐渐降低,晶粒尺寸逐渐增大。焊缝熔宽随焊接电流增大逐渐增加,焊缝深宽比先增加后减小。     

焊接电流及压力对QStE340TM电阻点焊接头性能的影响

对酸洗汽车用钢QStE340TM进行了一系列电阻点焊试验,对不同焊接电流及压力下焊接接头的形貌、拉剪强度和显微硬度进行了对比分析。结果表明,在焊接压力一定时,随着焊接电流的增大,点焊接头的熔核直径增大,接头热影响区的显微硬度降低,拉剪载荷先增大后减小;在焊接电流一定时,随着焊接压力的增大,熔核直径和拉剪强度呈减小的趋势,接头热影响区的显微硬度增大。     

TC2钛合金薄板CO2激光焊对接接头组织与性能

采用大功率CO2激光焊接设备,研究了TC2钛合金薄板的焊接工艺.针对4 mm厚TC2钛合金对接接头,分析焊缝和热影响区的显微组织结构,检测焊接接头的显微硬度分布规律,并综合试验结果分析焊接接头不同区域的性能.结果表明,焊缝的微组织较母材粗大,具有较强的沿焊接热影响区经焊缝界面向焊缝中心生长的方向性;焊接接头在焊缝区的硬度最高,热影响区硬度较低且硬度变化幅度较大,靠近母材处硬度值最低,是接头强度的薄弱区.     

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.     

激光冲击处理对TC4氩弧焊焊缝力学性能的影响

采用激光冲击处理(LSP)工艺对TC4钛合金钨极氩弧焊焊缝进行焊后处理,分别检测经过激光处理的焊缝及未经处理的焊缝的表面显微硬度、接头的拉伸性能、接头的疲劳寿命。结果表明:与未经LSP处理的接头相比,TC4钛合金TIG焊焊缝经过激光冲击强化处理后,焊缝区域表面显微硬度降低,而焊缝热影响区表面显微硬度增大;焊接接头的抗拉强度、屈服强度、断后延伸率、疲劳寿命均得到了不同程度的提高。     

厚板TC4钛合金电子束焊接头组织和力学性能研究

对30 mm厚TC4钛合金进行电子束焊接试验,通过金相分析以及显微硬度测试对焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,TC4钛合金母材由等轴α以及部分β转变组织组成,焊缝区组织在纵向上具有不均匀性。焊缝顶部β柱状晶粗大,沿熔合线向顶部生长,中部和下部柱状晶相对较小,垂直熔合线向焊缝中心对称竞相生长。β晶粒内部微观组织为针状马氏体,马氏体尺寸从焊缝顶部到底部逐渐减小。热影响区显微组织为等轴初生α相和α'针状马氏体,以及未完全转变的β相。焊缝区和热影响区显微硬度值高于母材;在焊缝区纵向上,顶部显微硬度值为340 HV,随着距离焊缝顶部距离的增加,硬度值显著增大,最大值为435 HV。     

电子束焊接热输入对Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11双合金焊接接头组织和显微硬度的影响

利用OM,SEM,能谱分析和显微硬度等测试方法对Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11双合金焊接接头的显微组织特征及硬度进行了分析.结果表明,焊接热输人为135 kJ/m时,焊缝熔合区柱状晶由均匀密集的α'相针状马氏体和少量α相组成,显微硬度平均值为447 HV.焊接热输入增大到150 kJ/m时,熔合区α'相明显减少,焊缝TC11合金侧热影响区的短针状α+β组织变为粗大的长针状组织,Ti-24Al-15Nb-1.5Mo热影响区的β晶粒变得更粗,显微硬度平均值降为402 Hv.这主要是因为增大热输入使焊缝合金元素含量的比例发生变化,并且冷却速度下降使焊缝组织形态和分布改变,最终导致显微硬度降低.合金元素Ti,Al,Nb的含量在焊缝边界发生突变,但在焊缝熔合区达到一个新的平衡.

Abstract：

Microstructure evolution characterization of the Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11 dual alloys welded joints obtained on the condition of different electron beam heat input was studied by optical microscope, scanning electron microscope, energy spectrum and micro-hardness analysis. The results show that the energy input have an important effect on the microstructure, grain size, micro-hardness and alloy elements content of welded joints. The microstructure is made up of homogeneous acicular martensite α' phase in fusion zone (FZ) and the average micro-hardness value is 447HV when heat input E = 135 kJ/m is utilized. With heat input increasing to 150 kJ/ m, the number of α'phase decreases in FZ, short acicular α + β phase become coarser in heat-affected zone(HAZ) of TC11, coarse β grains become larger in HAZ of Ti-24Al-15Nb-1.5Mo and the average micro-hardness value drops to 402HV. The result is attributed to the changed content of alloy elements and lower cooling velocity caused by increasing heat input. The content of element Ti, Al and Nb is changed abruptly in the boundary of the joint, but these elements evenly distribute in each zone and hardly diffuse.     

焊后热处理对1Cr18Ni9Ti与2Cr13钢焊接接头组织和性能的影响

通过钨极氩弧焊方法,对1Cr18Ni9Ti与2Cr13钢实施焊接,并对焊接接头整体进行焊后热处理。采用OM、SEM对2Cr13与1Cr18Ni9Ti钢热处理前后的焊接接头组织进行分析,利用显微硬度计、电子万能拉伸机测量了焊接接头的力学性能。结果表明,1Cr18Ni9Ti和2Cr13钢焊接接头热处理前焊缝组织为典型的柱状晶,组织为板条马氏体+残留奥氏体+碳化物;热处理后焊缝组织为回火索氏体,而且碳化物析出量也明显增多。拉伸时,热处理前后焊接接头断裂的部位都发生在奥氏体不锈钢热影响区一侧,热处理前后焊接接头的抗拉强度分别约为635.56、649.44 MPa;焊缝区的显微硬度分别约为276、222 HV0.5,热处理后焊接接头的整体显微硬度比热处理前的明显降低。     

工艺参数对填充式搅拌摩擦无匙孔点焊性能的影响

采用填充式搅拌摩擦无匙孔点焊对2mm厚的2A12-T4铝合金薄板进行焊接,研究不同工艺参数对接头性能的影响.结果表明,当其它焊接参数不变,旋转速度为600r/min时,接头的剪切力达到最大值,为4707N.在600～1000r/min时,随着旋转速度的提高,点焊接头的剪切力逐渐减小.随着轴肩回压距离的增大,接头的剪切力逐渐增加,当轴肩回压距离达到1.2mm时,接头的剪切力达到最大.随着搅拌针伸出长度的增大,接头的剪切力逐渐增加,当伸出长度达到3.4mm时,接头的剪切力达到最大.接头的显微硬度在100～150HV之间,混合区硬度最高,搅拌区硬度最低.     

薄板TC4钛合金脉冲电子束焊接技术研究

脉冲电子束焊接是指将电子束流调制成脉冲方波的形式进行焊接的一种先进技术。脉冲束流能提高被焊金属蒸发率,从而提高焊接效率、增加焊缝深宽比。本文采用常规直流电子束和不同频率脉冲电子束对1.2 mm薄板TC4钛合金进行了焊接工艺试验,并对接头进行了微观组织与力学性能检测。结果表明：脉冲电子束焊接能够形成无熔合缺陷的焊缝,随着频率的增加,焊缝咬边和背面余高减小,表面成形得到改善;由于焊接热循环变化,脉冲束流可加快熔池冷却速度,细化组织晶粒;直流和脉冲电子束焊接接头拉伸时均断裂在母材区,拉伸强度不低于母材;高频脉冲电子束可提升焊接接头塑性和焊缝区、热影响区的显微硬度,频率为10 kHz时,焊接接头的断后伸长率可达14.9%,约为母材的80%,焊缝区和热影响区的显微硬度分别为375 HV和368 HV。     

高碳钢片对铝硅镀层热成形钢激光焊接接头组织性能的影响

以45号碳钢薄片为夹层,利用CWX3000光纤激光器对1.5 mm厚的铝硅镀层热成形钢进行激光焊接试验,研究焊缝碳含量对焊接接头显微组织和力学性能的影响. 试验结果表明,碳钢薄片的加入使焊缝碳含量增加,奥氏体相区扩大,焊缝δ铁素体的体积分数由17.3%降低至4.5%,焊缝平均硬度由425 HV增加至557 HV,焊接接头的抗拉强度由980 MPa增加至1 280 MPa,杯突值由1.7 mm增加至3.2 mm,抗拉强度及成形性能均有所提升.     

冷金属过渡搭接焊镁铝异种金属接头组织及性能

采用冷金属过渡（CMT）焊接工艺,以HS201铜焊丝作为焊缝填充金属对AZ3l镁合金和6061铝合金进行搭接焊接．测试了接头的抗剪强度和显微硬度,并利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）对接头的组织成分及断口形貌进行了分析．结果表明,当焊接电流为109A,电弧电压10．9V,送丝速度4．9mm／s,...     

7075铝合金变极性等离子弧焊接头组织与性能

采用ER5183焊丝对厚度10 mm的7075铝合金进行变极性等离子弧焊,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸试验机和显微硬度仪对焊缝的显微组织和焊接接头的力学性能进行了分析和测试. 结果表明,7075铝合金变极性等离子弧焊接头成形良好,无明显的熔合区;热影响区的组织粗大,焊缝处和热影响区的硬度分别为120.9和125.9;焊缝处的抗拉强度为367.6 MPa,约为母材强度的62.4%,为焊接接头的薄弱环节.     

42CrMo钢伞形齿轮轴窄间隙激光焊接接头组织与性能

螺旋伞形齿轮的整体制造存在很大困难,通常采用分体加工,然后进行焊接.针对重型机械用伞形齿轮轴的连接,研究了调质状态下42CrMo钢窄间隙激光填充焊丝焊接接头的金相组织和显微硬度,并对接头力学性能进行了分析.试验采用3 500 W Slab CO2激光器,填充焊丝为TGS-2CM.结果表明,在无预热和焊后热处理情况下,采用合适的激光焊接工艺参数可以避免裂纹、气孔等缺陷的产生;焊缝和热影响区的金相组织主要为细小的贝氏体组织,熔合区的显微硬度约为580 HV 0.2,热影响区中不存在明显的软化区;接头抗拉强度在980～1 080 MPa之间,与母材相当满足使用要求.     

高温合金筒内旋压锯齿形沟槽微观组织特征

采用焊接板预制坯以及内旋压的方法制造了一种带壁锯齿槽的大直径薄高温合金筒。研究了筒内锯齿槽的显微硬度和显微组织特征。坯料的焊接导致了接头处微观组织为粗大且不均匀的树枝状支晶,这致使焊接接头与其外区域之间的显微硬度差异较大。内旋压促使锯齿槽上焊接接头区外的初始晶粒和焊接接头处的树枝状支晶都发生细化。锯齿槽的微观力学性能不均匀性因剧烈的塑性变形而明显得到改善。     

30CrMnSiNi2钢TIG焊接头电化学充氢后扩散氢逸出特征及示踪

高强度钢焊接接头不同区域组织对氢扩散与聚集的影响存在差异,采用显微镜摄影测氢法研究了电化学充氢条件下,30CrMnSiNi2钢TIG焊接头不同区域扩散氢的逸出规律,观察了氢气泡大小及分布特征;采用氢原子微印技术对焊缝区的扩散氢进行了示踪研究,探讨了高强度钢焊接头扩散氢逸出分布特征与低碳钢完全相反的原因,结果表明,30CrMnSiNi2A钢TIG焊接头扩散氢主要聚集在焊缝区及热影响区,焊缝区亚晶界为氢扩散和聚集的优先通道,组织中的内应力场是导致扩散氢聚集的根本原因. 研究结果对于研究焊接接头不同区域组织与扩散氢的关系提出了有益的思路.