镁/钢无匙孔搅拌摩擦点焊接头连接机理与断裂方式研究

采用最新研制的无匙孔搅拌摩擦点焊设备对AZ31B镁合金和DP600镀锌钢板进行搭接点焊试验。通过对点焊接头宏观、微观组织形貌及断口分析表明,接头搅拌区结合界面处镁钢呈"楔状"与"弯钩状"相互嵌入对方基体中,形成牢固的机械互锁结构,而轴肩作用区结合界面平整,生成了厚度约6~9μm的"竹节状"中间层,其长度各不相同,且中间层之间存在裂纹;点焊接头拉伸断口有两种断裂方式,轴肩作用区为解理断裂,搅拌区为韧脆混合断裂;原位拉伸试验结果表明,应力集中最大的部位在镁钢两板之间点焊接头的焊点边缘处;接头的拉伸断裂面靠近镁侧,断裂时脆性中间层基本上留在了钢侧。     

镁-钢无匙孔搅拌摩擦点焊接头机械连接状态分析

采用无匙孔搅拌摩擦焊对DP600镀锌钢和AZ31镁合金进行点焊搭接试验,利用扫描电镜观察其微观组织,分析拉伸断口推断其断裂过程.结果表明:镁-钢接头成形受转速与轴肩下压量影响敏感,可施焊工艺参数窗口小;在最优工艺参数下,接头成形良好,镁和钢相互嵌入锁合充分明显,具有典型"机械连接"特征;接头宏观形貌上,镁和钢分别呈多钩状互相嵌入对方并呈涡流状缠绕在一起;微观形貌上,由于搅拌针直接穿过钢板,钢侧搅拌针作用部分区域被撕裂与搅碎,镁、钢层叠交错分布,流向性明显,并存在少量由于镁蒸发造成的微观孔洞;拉断试验中,镁、钢分离起始于搅拌区外围不存在机械连接作用的区域,直至裂纹扩展至焊核区镁、钢互相缠绕部分钢的裂纹处,沿裂纹发生撕裂将钢板从镁板上剥离,断后在钢板的搅拌区域形成较大孔洞;接头横截面显微硬度显示,无论镁层钢层,其硬度分布均呈"W"型,符合普遍搅拌摩擦焊接头硬度分布特征.     

镁钢无匙孔搅拌摩擦点焊工艺参数对接头扩散程度的影响

对DP600镀锌钢板和AZ31B镁合金板进行无匙孔搅拌摩擦搭接点焊试验,利用正交试验确定影响因素主次和最优试验方案,在最优焊接工艺下接头的拉伸载荷达到10.1 kN.通过分析接头宏观、微观形貌及界面元素分布,探讨不同工艺参数对接头元素扩散程度的影响,结果表明,搅拌区镁钢存在“弯钩”状的机械互锁结构,形成牢固的机械连接;扩散区镁钢发生了元素扩散,最优工艺参数下扩散层厚度为8 μm;在一定的范围内,增大搅拌头转速、轴肩下压量和搅拌针伸出量,可以促进元素之间的扩散,提高接头连接性能.     

一种新型镍基耐蚀合金与304奥氏体不锈钢异种金属焊接接头的组织和力学性能

研究了N06200镍基合金与S32168不锈钢TIG焊接接头经焊后热处理后界面金属间化合物(Intermetallic Compounds, IMCs)的演变过程,并从热力学和动力学的角度分析界面IMCs的生成种类、先后顺序及生长动力学模型. 结果表明,随着热处理温度的升高,接头的抗拉强度呈现先升高后降低的趋势;随着保温时间的增加,接头的抗拉强度随之增加. 随着热处理温度的升高和保温时间的延长,界面IMCs的厚度增加. 镍基合金与不锈钢界面IMCs主要由NiFe相、Ni₂Cr相、FeCr相和Ni₃Fe相组成,形成IMCs的顺序为NiFe→FeCr→Ni₂Cr→Ni₃Fe. 界面IMCs的增长符合抛物线规律,经线性回归方法计算得出界面IMCs的生长动力学模型为 W=1.725 × 10⁻¹³·2Cr phase, FeCr phase and Ni₃Fe phase. The thickness of IMCs layer at the interface increase with the increasing of heat treatment temperature and holding time. The formation sequence of IMCs was NiFe→FeCr→Ni₂Cr→Ni₃Fe. The growth of IMCs was in line with parabolic law. The kinetic model of IMCs was W=1.725 × 10⁻¹³·2Cr相、FeCr相和Ni₃Fe相组成,形成IMCs的顺序为NiFe→FeCr→Ni₂Cr→Ni₃Fe.界面IMCs的增长符合抛物线规律,经线性回归方法计算得出界面IMCs的生长动力学模型为W=1.725×10^-13·e⁽[-45.98/(RT)]·t^1/2).     

N06200镍基合金管板与换热管焊接接头组织与性能研究

采用氩弧焊丝ERNiCrMo-17对换热管(材料为SB-622 N06200)与管板(材料为SB-564 N06200)进行焊接试验。针对此材料的管-板焊接进行焊接工艺研究,通过金相组织观察、角焊缝厚度测量、拉脱力试验、晶间腐蚀试验对N06200镍基合金管板与换热管焊接接头进行分析。结果表明：采用第1层自熔+2层填丝所获得的管-板焊接接头成形良好,焊道均匀饱满;接头的角焊缝厚度均满足标准要求的1.2 mm,接头的拉脱力和晶间腐蚀率均高于管板和换热管母材;接头焊缝组织为胞状晶、柱状树枝晶和等轴晶奥氏体组织,枝晶生长方向随机,等轴晶可抑制热裂纹的产生;接头焊缝区域硬度明显高于其他区域,硬度曲线呈“跳跃”特征。