电弧增材制造GH3039组织和性能研究

镍基高温合金GH3039广泛地应用于航空发动机燃烧室等零部件。采用增材制造技术制备GH3039部件可以克服其加工性能差、材料利用率低等问题。本研究首次采用基于熔化极气体保护焊的电弧增材制造（GMAW-WAAM）技术制备了GH3039薄壁件。利用光学显微镜（OM）、显微硬度仪和拉伸试验分析了薄壁构件的组织和性能。结果表明,采用GMAW-WAAM制备的GH3039构件组织致密,无气孔或裂纹等缺陷。合金的显微组织主要由高度方向生长的粗大柱状晶和层间细小晶粒构成。沉积态合金具有较好的室温和高温性能：室温抗拉强度520~540MPa,断后延伸率36~40%; 800°C抗拉强度189MPa,断后延伸率35.4%。本研究验证了采用GMAW-WAAM技术制备GH3039部件的可行性。     

超细晶粒钢闪光焊热影响区显微特性分析及其组织有限元模拟

结合焊接接头的微观组织观察和宏观性能试验，分析了超细晶粒钢筋直流闪光对焊接头热影响区的显微组织、焊接热影响区各区段的显微硬度分布；利用蒙特卡罗模拟方法，模拟了400MPa超细晶粒钢在一定焊接规范下热影响区奥氏体晶粒的演变情况。结果表明：从熔合区到母材，随着距熔合区距离的增大，显微特性发生明显变化；显微硬度只在焊缝心部区域出现局部降低，但这并不影响整个接头的宏观性能。数值模拟可以预测HAZ中晶粒的分布及温度梯度对晶粒长大的阻碍作用．与实际晶粒大小较为吻会．     

两种规格超细晶粒钢的激光焊接

超细晶粒钢依靠微米级或亚微米级的铁素体,使钢的强度和韧性大大提高。本文分析了超细晶粒钢的焊接性及激光焊接的特点,进行了超细晶粒钢的激光焊接试验,并与等离子弧焊接、MAG焊接进行了比较,超细晶粒钢激光焊接接头粗晶区有较好的韧性,采用较小的激光功率并配合较慢的焊接速度,可减小粗晶区硬化倾向。终轧温度较高的SS400钢激光焊接接头强度高于母材,深度轧制钢激光焊接接头出现再结晶软化区,当软化区宽度较窄时,不影响整体接头强度,SS400钢和深度轧制钢激光焊接接头均有好的弯曲塑性。     

一种新型980MPa高强钢的低温四点弯曲断裂行为

在不同试验温度(-196～200℃)下对一种新型980 MPa高强钢进行了带缺口试样的四点弯曲试验,并用扫描电镜对其断口进行了观察,研究了该钢的断裂行为.结果表明:随着试验温度升高,该钢的韧性逐步提高;在-100℃及以上温度时,该钢的断裂形态为韧性断裂,韧性较好;在-100℃以下,逐渐由韧性向脆性断裂过渡,在-196℃...     

EH40船板钢大热输入埋弧焊接头韧化机理研究

对EH40船板钢进行大热输入(103 kJ/cm)埋弧焊接,通过拉伸、冲击试验,利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射技术分析焊接接头的组织和力学性能。结果表明,焊缝金属组织为大量针状铁素体、少量先共析铁素体和少量M-A组元。大量晶内针状铁素体的生成分割了原奥氏体晶粒,焊缝有效晶粒尺寸为3.2μm。焊缝分析区域内大角度晶界比例为78.6%,大角度晶界主要分布在50°～60°,对焊缝冲击韧度非常有利。M-A组元尺寸较小,数量较少且均匀分布,不会对焊缝金属的韧性产生不利影响。焊接热影响区粗晶区的组织为贝氏体、针状铁素体和先共析铁素体。高熔点颗粒状析出相(TiO、Al2O3、MgO、TiN)的存在抑制粗晶区晶粒的长大,促进针状铁素体的形成,改善了该区域的冲击性能。力学性能试验结果表明焊接接头的强度高于母材,强韧性匹配良好,与组织分析结果一致。     

激光雕刻非光滑表面的微观组织和性能研究

采用激光雕刻技术在高速钢表面形成非光滑鳞片形态,利用扫描电镜、金相显微镜、X射线衍射仪分析了在激光雕刻快热、快冷的条件下的微观组织及其形成原因.结果表明,熔化区有极细胞状组织、极细枝状晶的形成;相变区晶粒得到细化,碳化物尺寸减小;热影响区碳化物聚集长大.利用显微硬度计、ML-100磨料磨损试验机考察非光滑表面的硬度及耐磨性.结果表明,硬度最高可达1120HV,抗磨粒磨损性能是未处理前的3.3倍.非光滑表面耐磨性提高的原因是细晶强化、弥散强化、固溶强化和仿生效应.     

保护气成分对1000MPa级高强熔敷金属组织特征的影响

通过附带EDS的FEGSEM、EBSD、TEM等实验方法,研究了保护气成分(Ar+5%CO_2、Ar+10%CO_2、Ar+20%CO_2、Ar+30%CO_2,体积分数)对1000 MPa级高强熔敷金属组织特征的影响,阐明了保护气成分对组织转变的影响机制。结果表明,随着保护气中CO_2含量增加,1000 MPa级熔敷金属强度略有下降,而冲击韧性先升高后降低。不同保护气熔敷金属均由马氏体/贝氏体混合组织及板条间残余奥氏体组成。随着保护气中CO_2含量增加,熔敷金属中贝氏体相变体积分数为50%时的温度(B_(50))与马氏体相变开始温度(M_s)相变温度区间增大,适宜贝氏体形核的夹杂物数量增多,随贝氏体含量(体积分数)由8%增加到29.6%,其形核位置从原始奥氏体晶界向原始奥氏体晶界及晶内夹杂物处共同形核转变,熔敷金属组织形貌由"平行状"向"交织状"转变,分割细化组织,有利于高强熔敷金属强韧性的改善。     

800 MPa级高强钢焊缝金属热处理组织与性能

在10Ni5CrMoV高强结构钢焊接中,为了获得良好的强韧性匹配,焊后需要进行热处理来改善焊缝金属的组织和性能.试验采用富氩气体保护焊焊接10Ni5CrMoV钢,分析了不同调质热处理工艺下焊缝组织、性能的变化规律.结果表明,焊缝金属焊态的组织主要是贝氏体、少量马氏体和残余奥氏体组织,调质热处理后焊缝组织主要为回火马氏体,随着回火温度的升高,焊缝中残余奥氏体减少,马氏体中碳化物析出长大并有球化趋势.调质态焊缝金属的强度随着回火温度的升高而逐渐降低,而韧性随着回火温度的升高而显著提高.     

1Cr22Mn16N高氮钢激光焊接I.焊接保护气体组成和热输入对焊缝氮含量及气孔性的影响

利用CO2激光对1Cr22Mn16N高氮钢进行了焊接,研究了焊接热输入和保护气体组成对焊缝氮含量、气孔的影响。结果表明,在相同激光焊接热输入条件下,随着保护气体中氮含量的增加,高氮钢焊缝中的氮含量略有增加。当采用纯氩作为焊接保护气体时,焊缝氮含量随热输入的增加而减小;当保护气体中的氮比例达到一定比例时,焊缝氮含量随热输入的增加而增大。焊接热输入较小的条件下焊缝易产生气孔,较大的热输入将抑制焊缝中气孔的产生,而且保护气体中氮含量越高,焊缝中产生气孔的倾向越小。     

1Cr22Mn16N高氮钢的激光焊接Ⅲ.焊接热影响区组织和性能

利用热模拟技术，对高氮钢激光焊接热影响区（HAZ）的组织和性能进行了研究。结果表明，高氮钢焊接热影响区组织为奥氏体和δ-铁素体。随着焊接冷却速度的增大，高氮钢粗晶区的显微硬度增大；随着焊接峰值温度降低，热影响区显微硬度逐渐减小。焊接热影响区显微硬度均高于母材，没有出现软化区。随着冷却速度的增大，热影响区粗晶区的冲击吸收功先上升然后降低，而整个热影响区出现了两处脆化区。