薄板铝合金激光填丝焊组织性能分析

实现了薄板5A06铝合金的激光填丝焊.并采用扫描电镜和能谱分析仪对比分析了激光填丝焊和非填丝焊接头的显微组织及其成分分布,对比分析了这两种接头显微硬度和拉伸性能.结果表明,薄板5A06铝合金的激光填丝焊焊缝的成分主要取决于焊丝成分,由于激光焊冷却速度快,焊缝的成分和组织均匀性均较激光焊未填丝的低.其激光填丝焊接头的抗拉强度和断后伸长率均高于激光焊的接头,可以达到与母材等强,焊缝硬度低于激光焊焊缝.     

基材属性对Ni60A-WC激光熔覆涂层性能的影响

在304不锈钢(304SS)和Q235碳钢上分别熔覆Ni60A及Ni60A-WC金属粉末,以及添加Cr和Cr_3C_2的涂层,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析涂层的宏观形貌、微观组织和元素分布,用显微硬度计对涂层的硬度进行测试分析。结果表明:基材中元素成分的不同会导致涂层气孔和裂纹的差异,Ni、Cr元素含量高的304SS上的涂层气孔和裂纹数明显比Q235碳钢上的少;基材的导热性能对涂层的稀释率与性能具有明显影响,导热性能差的304SS稀释率大,WC颗粒分解多,涂层组织粗大;由于Q235导热性能好,冷却速率高,导致涂层硬度高,Ni60A+40%WC涂层平均硬度高达1 000HV_(0.2)。此外,Cr和Cr_3C_2的加入能有效防止涂层气孔的产生。     

铋和磷元素对Sn-Zn-RE电子微连接钎料组织与性能的影响

制备了含不同Bi,P元素的（Sn-9Zn0.05Ce）xBi和（Sn-9Zn0.05Ce）xP钎料合金,观察并分析了钎料的显微组织形貌,测试了钎料的抗拉强度、断后伸长率以及维氏硬度.结果表明,添加Bi元素能显著提高Sn-9Zn0.05Ce钎料合金的抗拉强度和硬度,但同时会明显降低其断后伸长率,而添加微量P元素对钎料的抗...     

激光重熔对选区激光熔化成形4Cr5MoSiV1钢组织和性能的影响

目的 优化选区激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)成形4Cr5MoSiV1钢的激光重熔工艺,综合提升SLM成形4Cr5MoSiV1钢的力学性能。方法 通过调整SLM成形过程中的激光重熔工艺参数成形4Cr5MoSiV1钢试样,采用扫描电镜、显微硬度计、万能材料试验机和摩擦磨损试验机测试分析试样的表面形貌、显微组织、显微硬度、抗拉强度、断后伸长率和耐磨性。结果 SLM成形4Cr5MoSiV1钢试样表面的飞溅颗粒、杂质颗粒和弧形波纹数量较多,其显微硬度为599HV,抗拉强度为1050.2 MPa,断后伸长率为9.5%,磨损率为1.309´10^?10 kg/(N.m)。4Cr5MoSiV1钢试样经激光重熔后,其冶金质量明显改善,显微硬度、抗拉强度、断后伸长率和耐磨性均提高,且各项力学性能间呈正相关关系。冶金质量和细晶强化作用共同决定4Cr5MoSiV1钢试样的力学性能水平,且随激光重熔线能量密度增加,试样的力学性能均表现为先升高后降低的趋势。当激光重熔线能量密度为238 J/m时,试样的力学性能最高,其显微硬度为645HV,抗拉强度为1430.7 MPa,断后伸长率为16.9%,磨损率为0.354×10^?10 kg/(N.m)。SLM成形4Cr5MoSiV1钢试样的断裂机理为脆性解理断裂,激光重熔试样的断裂机理为准解理断裂。SLM成形4Cr5MoSiV1钢试样及激光重熔试样的磨损机制均以粘着磨损和氧化磨损为主。结论 SLM成形4Cr5MoSiV1钢试样的最优激光重熔线能量密度为238 J/m,经激光重熔后,试样的冶金质量和力学性能明显提高。     

选区激光熔化1Cr18Ni9Ti不锈钢的组织和性能

为了分析选区激光熔化(SLM)成形1Cr18Ni9Ti不锈钢零件的组织和性能,研究了该零件的致密度、化学成分、微观组织和力学性能。采用1050℃/30 min工艺对拉伸试样进行固溶处理,分析了固溶处理对试样微观组织和力学性能的影响。结果表明:SLM成形1Cr18Ni9Ti不锈钢粉末时,低激光功率和高扫描速度易出现熔合不良造成的孔隙缺陷,且对试样的断后伸长率和断面收缩率的影响较大。与原始粉末相比,SLM成形零件内部S和P元素含量较少,而C元素的含量是原始粉末的2倍多。采用优化后的工艺参数成形的该零件具有良好的拉伸性能:抗拉强度为732 MPa,塑性延伸强度为576 MPa,断后伸长率为44.5%,断面收缩率Z为71%。在热处理前,内部存在一定的元素偏析,熔覆层和扫描线明显;固溶处理后,熔覆层和扫描线消失,内部组织均匀,该零件的抗拉强度为704 MPa,塑性延伸强度为384MPa,断后伸长率为40.0%,断面收缩率Z为67%。     

1Cr18Ni9Ti激光选区熔化成形工艺参数对致密度的影响

采用正交试验,结合典型缺陷形成原因和微观组织,研究了激光选区熔化成形工艺参数(激光功率、扫描速度和扫描间距)对1Cr18Ni9Ti不锈钢致密度的影响,分析了各工艺参数对致密度的影响规律。结果表明,粉末熔化的能量输入密度主要取决于激光功率和扫描速度;在激光功率325~340 W、扫描速度1 000~1 200 mm/s、扫描间距0.12 mm的工艺参数下,SLM技术可制备致密度高于99.9%的1Cr18Ni9Ti不锈钢零件。采用优化后的SLM工艺参数成形1Cr18Ni9Ti不锈钢试棒的力学性能优于QJ501A-98标准,抗拉强度Rm≥709 MPa,屈服强度Rp0.2≥547 MPa,断后伸长率A≥41%。     

热处理工艺对M390/304 CMT焊接接头微观组织及力学性能的影响

基于改善M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢焊接接头的力学性能特别是提高焊接接头硬度,以达到高端刀具生产的要求,对冷金属过渡焊接M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢获得的焊接接头进行不同工艺的热处理研究.采用拉伸、维氏显微硬度测试及扫描电镜(SEM)表征不同热处理工艺的焊接接头力学性能及微观组织演变,统计了不同热处理工艺下焊接接头中M390母材、M390细晶区和M390粗晶区等区域的碳化物分布,研究了不同热处理工艺下焊接接头的断裂机理.研究结果表明,在1 150℃水淬热处理工艺下焊接接头既满足刀具钢硬度的要求,又具有良好的力学性能,可以作为M390/304焊接接头的最佳热处理工艺,对应焊接接头的抗拉强度和断后伸长率为502 MPa和20.8%,抗拉强度和断后伸长率分别是焊态的98%和95%. 1 150℃水淬热处理工艺的M390母材、细晶区和粗晶区中碳化物平均尺寸最小,碳化物形貌以细小的块状均匀分布.淬火温度升高,抗拉强度和断后伸长率均呈现出先下降后升高的趋势,随着冷却速度的减小,抗拉强度和断后伸长率均呈现出下降的趋势.不同热处理工艺下焊接接头的断裂位置在M390粗晶区...     

添加物对激光再制造试样组织和性能的影响

在304不锈钢粉末中添加一定量的CH有机化合物、硼砂和Ni60A,配制出3种不同的激光再制造熔覆粉末,采用激光熔覆技术制备再制造试样,利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、万能试验机和磨损试验机等分析微量元素对激光再制造试样组织和性能的影响。实验结果表明,激光熔覆过程中,靠近熔覆层的基材表面会生成600μm宽的热影响区,CH有机化合物和硼砂的添加能够提高试样熔覆层摩擦磨损性能的稳定性,提高幅度达到了63.41%。而Ni60A的添加使熔覆层的微观组织由定向生长的粗大柱状枝晶细化为网状的树状枝晶,熔合层的厚度由8.5μm降低到了5μm,同时熔覆层和基材的结合强度提高了24.95%,且熔覆层耐磨性能提高了35.71%。     

激光冲击强化对不锈钢焊接接头拉伸性能的影响

利用激光冲击强化对12Cr2Ni4A不锈钢焊接接头进行处理,比较了激光冲击一次和二次前后焊接接头拉伸性能、显微硬度和表面残余应力.结果表明,12Cr2Ni4A 焊接试件经过二次激光冲击强化后,显微硬度提高了50%,抗拉强度由818.5 MPa提升至863.8 MPa,并且断裂区域由焊接热影响区转移至基体处,焊接试件的拉...     

Ni含量对激光粉末床熔融成形NiTi形状记忆合金显微组织和力学性能的影响

激光粉末床熔融(laser powder bed fusion,LPBF)成形NiTi合金由于Ni元素的蒸发导致成分偏离粉末设计成分，而NiTi合金的形状记忆效应、超弹性等性能受Ni含量影响极大。因此有必要对不同Ni含量NiTi合金的LPBF成形性、显微组织以及力学性能开展研究。采用真空电极感应熔炼气雾化技术制备了Ni_50.8Ti、Ni_51.0Ti以及Ni_51.5Ti(原子分数，%)3种预合金粉末，研究其在不同工艺参数下的冶金缺陷、显微组织及力学性能的演化规律。结果表明，高Ni含量NiTi合金在LPBF成形过程中容易产生垂直于建造方向的裂纹，成形性较低Ni含量NiTi合金差。Ni_51.5Ti合金室温下的临界应力可达476 MPa，但断裂伸长率仅为2%;Ni_50.8Ti合金临界应力仅为122 MPa，断裂伸长率可达8%。     

Microstructures and mechanical properties of laser-welded TiNi shape memory alloy and stainless steel wires

The Nd:YAG laser welding was used to join the TiNi shape memory alloy and AISI304 stainless steel wires. The microstructural features of the dissimilar material joint were analyzed. The tensile and hardness tests were carried out to examine the mechanical properties and microhardness distribution of the welded joint. The results show that the joint has the non-homogeneous microstructure and element distribution. The brittle phases such as Fe2Ti, FeTi, Cr2Ti, Ti3Ni4, Fe0.2Ni4.8Ti5 and TiN mainly segregate in rich Ti region of fusion zone. The laser-welded joint has the tensile strength of 298 MPa with the elongation of 3.72% and exhibits the brittle fracture features on the fracture surfaces. The reasons for low joint strength were discussed in this investigation.     

304奥氏体不锈钢的同温拉伸行为和形变组织研究

利用金相显微镜、SEM、拉伸试验机研究铸态304奥氏体不锈钢在高温下的力学性能和变形组织特征.结果表明,随着温度的升高,304不锈钢的强度在300～950℃迅速下降,950～1250℃下降变缓;延伸率在950℃时达到最大,为86.28％;断面收缩率在950℃时最大,为94.45％.同时对304不锈钢高温拉伸试样断口进行了宏观和微观形貌观察,并探讨了断口形貌的成因及影响材料塑、韧性的因素.     

含氮双相不锈钢激光成型试样的力学与腐蚀性能

针对大型装备现场增材修复与再制造的需要,设计制备了一种集约化双相不锈钢粉末,用于Q345、Q460以及EQ56等海工结构钢和18-8等奥氏体不锈钢大型承力部件现场修复。采用99.999%高纯氮气保护在Q345和1Cr18Ni9Ti基材上制备了激光成型试样,采用试验方法研究了试样的组织结构、力学性能、电化学性能和氮含量的变化规律。结果表明：采用高纯氮气保护,可以制备出含氮的双相不锈钢成型层,成型层中奥氏体和铁素体晶粒分布较均匀,氮含量比粉末中氮含量下降了45%。试样抗拉强度为940~1040 MPa,屈服强度为800~910 MPa,断后延伸率为21%~25%,显微硬度为275~285 HV_0.1。在20 Hz交变载荷、试验应力范围330~600 MPa的试验条件下,成型试样的平均断前循环次数大约为标准冷轧棒材1Cr18Ni9Ti的7倍。磨损量分别为基材Q345和1Cr18Ni9Ti的0.3和0.5倍。试样腐蚀电位比1Cr18Ni9Ti增加0.364 V,腐蚀电流密度减少4.34×10^-7A/cm²,成型试样有良好的综合性能。     

2205双相不锈钢与304奥氏体不锈钢的焊接

采用焊条电弧焊(SMAW),以E2209作填充材料对2205双相不锈钢与304奥氏体不锈钢异种金属焊接工艺进行研究,通过优化焊接工艺参数,获得了具有良好力学性能和合适双相比例的焊接接头.接头力学性能测试表明,拉伸试样断裂发生在强度相对较低的304母材侧;2205母材侧热影响区的显微硬度值高于焊缝和2205母材,而304...     

等离子弧增材制造双金属交织结构微观组织及力学性能

以18Ni高强钢和高氮奥氏体不锈钢为丝材,采用等离子弧增材制造高强钢-高氮钢双金属交织结构,通过对高强钢-高氮钢双金属交织结构的微观组织观察、显微硬度及抗拉强度等力学性能试验研究了双金属交织结构的组织转变特征及其与力学性能关系. 结果表明,在高氮钢区域显微组织主要为奥氏体等轴晶及树枝晶,高强钢区域为板条状马氏体. 高强钢区域硬度变化范围为480 ~ 500 HV;高氮钢区域硬度变化范围为310 ~ 320 HV. 拉伸试验结果表明,交织结构在x向抗拉强度均值为1 092 MPa,略低于y向抗拉强度1 189 MPa;x向断后伸长率均值为20.0%,与y向断后伸长率19.5%相差不大;断口呈暗灰色、明显纤维状,分布有大量的等轴韧窝,韧窝尺寸大而深,断口边缘存在明显剪切唇区,属于韧性断裂.     

27SiMn钢表面激光熔覆304不锈钢的组织和性能

利用激光熔覆技术在液压支架立柱母材27SiMn钢表面进行了不同激光功率的单道激光熔覆304不锈钢试验,选择出熔覆层质量最佳时的激光功率,并在该功率下进行多层累加激光熔覆304不锈钢试验。分析了熔覆层材料的显微组织,对比分析了27SiMn钢基体和304不锈钢熔覆层的拉伸性能和断口形貌。结果表明,熔覆层和基体之间实现了良好的冶金结合,熔覆层材料中呈现出了具有典型定向凝固特征的柱状晶;熔覆层材料的抗拉强度与基体相当,伸长率明显高于基体;熔覆层和基体材料的拉伸断口处均出现了具有典型塑性断裂特征的韧窝,且熔覆层材料的韧窝尺寸及深度明显大于基体材料。     

TC4钛合金/304不锈钢异种材料蜂窝结构钎焊工艺

采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni和Ag-28Cu两种钎料分别对TC4钛合金面板/304不锈钢蜂窝芯异种材料蜂窝结构进行了钎焊,对钎焊界面组织和蜂窝结构的力学性能进行了对比分析. 结果表明,Ti基钎料与304不锈钢蜂窝芯箔材界面润湿反应性能较差且Ti基钎料钎缝显微硬度较高,导致钎焊界面强度低,蜂窝拉伸力学性能差. Ag基钎料与304不锈钢蜂窝芯箔材和TC4面板均发生显著的界面反应,钎焊温度830 ℃,保温时间10 min时,蜂窝抗拉强度为10.35 MPa,呈蜂窝芯破坏特征. Ag基钎料蜂窝抗拉强度明显优于Ti基钎料结果,适用于TC4钛合金面板/304不锈钢蜂窝芯异种材料蜂窝钎焊.     

Wettability,microstructure and properties of 6061 aluminum alloy/304 stainless steel butt joint achieved by laser-metal inert-gas hybrid welding-brazing

Laser-metal inert-gas (MIG) hybrid welding-brazing was applied to the butt joint of 6061-T6 aluminum alloy and 304 stainless steel. The microstructure and mechanical properties of the joint were studied. An excellent joint-section shape was achieved from good wettability on both sides of the stainless steel. Scanning electron microscopy, energy-dispersive spectroscopy and X-ray diffractometry indicated an intermetallic compound (IMC) layer at the 6061-T6/304 interface. The IMC thickness was controlled to be ～2 μm, which was attributed to the advantage of the laser-MIG hybrid method. Fe₃Al dominated in the IMC layer at the interface between the stainless steel and the back reinforcement. The IMC layer in the remaining regions consisted mainly of Fe₄Al₁₃. A thinner IMC layer and better wettability on both sides of the stainless steel were obtained, because of the optimized energy distribution from a combination of a laser beam with a MIG arc. The average tensile strength of the joint with reinforcement using laser-MIG hybrid process was improved to be 174 MPa (60% of the 6061-T6 tensile strength), which was significantly higher than that of the joint by traditional MIG process.     

焊接参数对Ni60合金等离子堆焊层组织结构和显微硬度的影响

采用等离子堆焊技术在Z2CN18-10不锈钢表面堆焊Ni60合金粉末熔覆层。应用扫描电镜、电子探针、X-射线衍射仪、显微硬度计等测试手段,研究焊接电流和送粉速度对Ni60合金等离子堆焊层组织结构和显微硬度的影响。结果表明:堆焊层显微硬度较基材有明显提高,并且在熔合区域出现明显的硬度过渡和元素扩散区。焊接电流为110A时堆焊层显微硬度为630HV。随着焊接电流增大或送粉速度降低,堆焊层硬度和熔合区硬度梯度均明显降低。堆焊层出现了明显的组织梯度,包括熔合区、近熔合区树枝晶区(针状、条状、小花状)和近表层等轴晶区(块状、片状)。焊接电流增加,近表面区域小花状共晶结构并未消失,体积含量增大。送粉速度降低,堆焊层近熔合线区域针状结构变粗大。送粉速度为6g/min时,堆焊层中部区域出现了具有方向性的长条状和分离的块状硼化物。