无钴马氏体时效钢电子束焊接接头组织与性能分析

对18Ni无Co马氏体时效钢进行了真空电子束焊接,用金相显微镜观察了焊接接头的组织形貌,并测定了焊缝区、热影响区、基体的显微硬度.结果表明,18Ni无Co马氏体时效钢组织为板条马氏体组织,材料焊接性能良好,焊缝区凝固组织为胞状树枝晶,熔合线附近热影响区晶粒发生了再结晶,晶粒长大明显.硬度分布有明显的规律性,焊缝区硬度最低,细晶区硬度最高,熔合线附近的热影响区,离熔合线越远,硬度值越高.在距熔合线2.5 mm处有一个马氏体与奥氏体两相混合的狭窄区域,硬度较其两侧有明显降低.     

微观组织对2A12铝合金熔焊接头力学性能的影响

采用TIG焊对2A12铝合金薄板进行焊接,并对接头的组织及力学性能相关性进行分析.金相观察发现焊缝及熔合区内晶粒粗大且不均匀,焊缝从边缘的柱状晶向中心的等轴晶过渡,熔合线附近出现粗细晶混杂分布.采用显微硬度及拉伸试验研究了焊接接头力学性能不均匀性.结果表明,硬度最小值处于焊缝的熔合区,拉伸试样亦断裂在该区,与组织分布相...     

ZK60镁合金薄板光纤激光焊接工艺

主要对厚度为2 mm的ZK60镁合金薄板进行光纤激光焊接工艺研究,分析研究了焊接接头各区域的显微组织和相组成,研究了激光焊焊接速度对ZK60镁合金焊接接头组织的影响规律。试验结果发现,ZK60镁合金焊接时采用适当焊接速度(1 200 mm/min≤v≤2 200 mm/min),焊接接头成形美观,焊缝鱼鳞纹均匀细密,无明显裂纹、咬边及焊瘤等表面缺陷,焊缝上表面有明显的下塌。在一定的激光功率(1 400 W)下,随着焊接速度的提高,熔池体积减小,焊缝的熔宽明显变窄,晶粒尺寸减小,熔合区晶粒的结晶形态变化趋势为胞状晶到树枝晶一直到等轴树枝晶;焊缝组织主要是α-Mg基体和呈连续网状分布于晶界上的Mg-Zn相,该相以颗粒状偏析于晶界。     

7055喷射成形高强铝合金激光焊接头组织及性能

采用激光焊接对2 mm厚喷射成形的7055-T76511铝合金进行焊接试验。通过显微硬度和拉伸试验测试焊接接头的力学性能,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、背散射电子衍射技术(EBSD)以及X射线衍射(XRD)分析焊接接头的微观组织。结果表明,7055铝合金激光焊接头无明显的软化区,焊缝显微硬度最低,约为130~140 HV,接头的抗拉强度372 MPa,伸长率4.1%。焊缝组织有明显的三个区(热影响区、熔合区和焊缝区)。热影响区组织是产生了部分再结晶的等轴晶粒;熔合区由于非均匀形核形成了等轴非枝晶区(non-dendritic equiaxed grain zone,EQZ),晶粒尺寸3~8μm;焊缝区靠近熔合线为柱状枝晶,中心为胞状枝晶。     

LY12铝合金蒙皮骨架结构激光填丝焊接工艺研究

对LY12铝合金蒙皮骨架结构进行碟片激光填丝焊接试验研究。结果表明:通过激光填丝焊,铝合金可以获得焊缝表面成形良好的接头。激光功率、光丝间距、离焦量是影响焊缝成形的主要因素,激光功率3500～4000 W、光丝间距0 mm、离焦量+5 mm、焊接速度1.5 m/min时焊缝成形最佳。保护气流量为15 L/min时,接头的抗拉强度为325MPa,达到母材强度的77%,拉伸试样断裂在热影响区靠近熔合线的位置。     

车用5A02铝合金薄板激光焊接性及接头力学性能研究

针对5A02铝合金薄板进行了CO2激光焊接性研究,并对接头组织和力学性能进行了测试.通过与常规钨极氩弧焊及搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的对比研究发现,CO2 激光焊接接头焊缝及热影响区窄,晶粒细小,但在熔合线附近仍存在粗晶过渡和软化区.接头微区组织及化学成分不均匀性、β强化相的缺损以及焊缝中气孔等焊接缺陷是造成CO2激光焊接头性能下降的主要原因.     

7A52铝合金光纤激光焊接头组织性能分析

采用光纤激光对4 mm厚7A52铝合金板进行对接焊,研究其在光纤激光作用下焊接接头的组织性能特征。结果表明:7A52铝合金光纤激光焊接头热影响区出现不完全再结晶,但轧制带状依旧清晰可见,从熔合线到焊缝中心依次为细晶区、柱状晶,焊缝中心为等轴晶;与母材相比,焊缝中Zn,Mg元素存在不同程度的烧损,强化相元素的损失也是导致焊缝显微硬度降低的原因;焊接接头抗拉强度达到母材抗拉强度的74.1%,断裂于焊缝处,断口微观下呈韧窝形貌。     

基于响应面法的6013铝合金单模光纤激光焊接工艺及性能研究

选用2?mm 6013铝合金板材进行单模光纤激光焊接工艺试验,构建以激光功率、焊接速度、离焦量为输入变量,正背熔宽、背宽比和熔合区截面积为输出变量的3D响应面模型,模型具备显著性,且拟合良好.分析工艺参数变化对焊接接头几何特征的影响规律,并对典型焊缝进行了显微组织及力学性能分析.结果表明,激光功率与背面熔宽、背宽比及熔合区截面积变化呈正相关;焊接速度与输出变量均呈负相关;离焦量与正面熔宽及熔合区截面积变化呈正相关,与背宽比变化呈负相关.在背宽比回归模型中,激光功率与离焦量存在明显的交互作用.单模光纤激光可在低功率、高焊速的工艺匹配下实现2?mm 6013铝合金全熔透,且焊接接头截面熔宽更窄,微观晶粒尺寸小,其抗拉强度和断面延伸率分别为315.5?MPa和12.3％,可达到母材的90％和42％.     

铝合金2A16的激光焊接工艺研究

以1.2mm厚2A16铝合金薄板为对象,研究了工作电流、焊接速度、离焦量、保护气体流量对焊缝成形的影响.焊后进行金相观察、显微硬度测定以及对焊缝组织中出现的弯曲状形貌进行研究和分析.结果表明:离焦量是影响是否焊透的主要参数.焊缝组织的弯曲状形貌是由于受到焊接热循环影响所得到的等温面与晶粒成长方向正交形成.焊缝为细晶组织,焊缝窄,热影响区小.     

激光焊接异种钢组织及显微硬度分析

采用激光摆动焊接方法焊接异种钢，利用JMATPro软件计算了母材3Cr13，VG10的平衡相图，通过XRD，SEM，EPMA等技术分别对焊缝、熔合区、热影响区的相组成和显微组织进行了分析，测定了焊接接头的显微硬度分布. 试验结果表明，焊缝主要为α相和碳化物M₇C₃；从熔合线到焊缝中心，组织由平面晶逐渐变为胞状晶、胞状树枝晶、树枝状晶、柱状晶、等轴晶. 焊缝组织存在显微偏析，其中C，Cr元素在晶界富集，Fe元素在晶内富集，同时在晶界处有条棒状的M₇C₃析出. 熔合线附近的母材处有C迁移现象，其中3Cr13侧母材处有类针状马氏体组织产生，VG10侧熔合区存在非对流混合区，在该位置有块状、岛状组织嵌入母材，且在该组织上有片层状的碳化物生成. 熔合线两侧的母材硬度值最大，焊缝区硬度变化较小，热影响区硬度随着远离焊缝中心距离的增加而逐渐减少.     

GH3128合金激光焊接头组织与性能

采用激光焊方法对3 mm厚GH3128合金进行对接焊,研究焊接工艺参数对焊缝成形的影响,同时与非熔化极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding,TIG焊)进行显微组织及力学性能的对比分析. 结果表明,在激光功率4 kW、焊接速度1.5 m/min和离焦量 + 3 mm的焊接工艺参数下可以获得成形良好的焊缝. 激光焊与TIG焊焊缝区组织均由奥氏体γ' + 脆性碳化物组成. 与TIG焊相比,激光焊焊缝区的组织晶粒细小,且分布于枝晶间和晶界处的碳化物尺寸较小,激光焊接头室温抗拉强度低12%,高温抗拉强度相近,室温轴向低周疲劳应力循环次数高4.5倍. 与TIG焊相比,激光焊接头室温抗拉强度低和低周疲劳性能高,主要是受焊接过程元素烧损和碳化物尺寸的影响.     

铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊接头组织与性能分析

选用1 × 3结构的ER5356铝合金多股绞合焊丝,进行5A06铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊对接试验,通过金相、扫描电镜、电子背散射衍射、拉伸和硬度测试等方法对20 mm厚焊接接头的微观组织和力学性能相关性进行分析. 结果表明,铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊工艺性较好,焊缝主要由α(Al)基体和弥散分布的Al₃Mg₂第二相组成,焊缝中心区以等轴晶为主,晶粒的平均尺寸为34.83 μm;热影响区晶粒细小,存在回复再结晶,晶粒的平均尺寸为10.21 μm. 焊接接头硬度在75 ~ 90 HV之间,其中熔合区硬度值最低,为母材硬度值的84.6 %;焊接接头平均抗拉强度292 MPa,为母材抗拉强度的84 %,拉伸试件断口断裂位置为熔合区附近,呈现出韧性断裂特征.     

2219-T651铝合金激光摆动焊接接头微观组织和力学性能

采用激光摆动焊接技术对2219-T651铝合金进行了不同摆动幅度和频率下的焊接试验,研究了摆动工艺参数、焊缝气孔率和宏观成形、接头组织和性能之间的内在联系.结果表明,与无摆动焊接相比,激光摆动焊接可以降低焊缝气孔率,尤其随着摆动幅度的增加,当摆动幅度为2.5 mm时,气孔率降至1.66%.与母材相比,热影响区和熔化区发生软化.靠近焊缝的热影响区,由于沉淀强化作用的变弱,硬度逐渐降低,直至出现“平台”.而由α(Al)基体以及枝晶间和晶界α(Al)+θ(Al₂Cu)共晶相组成的熔化区,因铜的偏析导致固溶强化效果被削弱,表现出最低的硬度.此外,部分摆动参数下焊缝晶粒尺寸有所细化,这引起了其硬度的略微升高.当摆动频率为150 Hz和摆动幅度为2.5 mm时,接头的抗拉强度高达318 MPa,约为母材抗拉强度的69.4%,接头抗拉强度与断口孔洞面积占比呈线性负相关关系,焊缝气孔率是影响焊态接头抗拉强度的主要因素.     

补焊对6082铝合金焊接接头组织和性能的影响

通过拉伸、弯曲、硬度及等试验及金相组织分析,对未补焊和补焊1次的6082铝合金MIG焊焊接接头组织和性能进行了研究.结果表明:未补焊和补焊1次试样的断裂位置均位于热影响区,补焊1次时抗拉强度明显下降,但仍满足试验标准的要求;二者都有良好的弯曲性能;补焊对焊缝和母材的硬度影响不大,补焊1次时软化现象更显著;未补焊和补焊1次时焊缝和熔合区的显微组织无显著变化.焊缝组织呈等轴枝晶分布,熔合区组织为晶粒粗大的柱状晶,基体的晶粒沿轧制方向延长呈纤维状,α(A1)固溶体基体上均匀分布大量的强化相Mg2Si.     

薄板2524铝合金激光填丝焊接工艺及组织性能

2524铝合金是具有优异损伤容限的新型航空高强Al-Cu-Mg合金.采用高功率光纤激光器焊接1.6 mm厚2524铝合金,研究了填充5087焊丝情况下,激光功率、焊接速度和填丝速度对焊缝成形、热裂纹倾向和焊缝显微组织的影响,优化焊接工艺参数,考察接头静态拉伸性能.结果表明,采用填充材料后,焊缝柱状枝晶生长方向性明显减小、晶粒细化、晶界共晶增多、热裂纹倾向降低.当激光功率为2.5 kW,焊接速度为2 m/min,填丝速度为2 m/min时,可获得成形良好、无缺陷的焊缝,接头抗拉强度达到313~324 MPa,拉伸断裂于接头熔合线附近,断口处有大量韧窝,呈韧性断裂特征.     

船用5083铝合金变极性等离子焊接头组织和性能

采用变极性等离子焊接工艺实现了5mm厚船用5系铝合金立向上位置焊接,并分析了接头的组织和力学性能。力学试验显示：接头抗拉强度达到295MPa,延伸率达到10%,断裂位置在熔合线附近;焊缝区和热影响区的显微硬度均低于母材,且焊缝中心处最低。接头金相观察发现熔合线附近的焊缝为粗大的等轴晶组织,但焊缝区大部分为胞状树枝晶组织,从两侧呈对称生长并在焊缝中心处相遇,热影响区为再结晶组织。利用电子探针分析了拉伸断裂位置附近成分,发现该区域Mg含量偏低且分布不均匀,固溶强化效果下降,组织和成分的不均匀导致该区域成为接头的薄弱环节。     

YAG激光与脉冲MIG复合焊接

研究了YAG(掺钕钇铝石榴石 ,Nd 3:Y3Al5O1 2 )激光与脉冲MIG电弧复合焊接铝合金的新工艺 ,设计制造了复合焊接机头 ,探讨了各种规范参数对焊缝成形的影响规律及激光与电弧的复合作用。结果表明 ,在比较宽的参数范围内YAG激光 -脉冲MIG复合焊接铝合金焊缝成形美观 ,无气孔等缺陷 ,熔深与激光单独焊比增加 4倍 ,与脉冲MIG焊接比增加 1倍以上 ,焊速显著提高 ,是一种理想的焊接工艺。     

K418与42CrMo异种金属激光深熔焊接

研究了连续波Nd:YAG激光焊接功率、速度、离焦量和侧吹保护气流量对激光深熔焊接K418与42CrMo异种金属焊缝形貌、焊缝熔深的影响,讨论了焊缝区热裂纹产生机制.结果表明,额定功率为3 kW的Nd:YAG激光深熔焊接K418与42CrMo异种金属,由于它们的物理化学性质的差异,焊缝靠近42CrMo侧易出现未熔合;激光光斑向42CrMo侧偏移可以减少焊缝靠近42CrMo侧未熔合量;通过优化侧吹保护气流量和离焦量可以增加熔深.由于K418液态金属的流动性差,导致焊缝靠近K418侧对流传热不充分,使焊缝靠近K418侧熔合线呈现锯齿形.焊缝区热裂纹的产生主要是由于焊缝区元素偏析形成的低熔物导致.     

热输入对6A02铝合金光纤激光焊缝成形的影响

采用大功率密度的光纤激光对1.0 mm厚的6A02铝合金进行了激光焊接,着重研究了焊接热输入对焊缝宏观形貌、组织和性能的影响. 结果表明,采用高速焊接且热输入控制在8～22 J/mm范围内可以获得稳定全熔透焊缝. 典型的光纤激光焊缝横截面常呈近X形,此种形貌的焊接温度场不均匀性较小,有利于减少焊接失稳和变形. 从熔合线至焊缝中心,显微组织逐渐从柱状晶组织向混合组织(柱状晶+等轴晶)转变. 随焊接热输入的降低,焊缝区的显微组织相对细化,接头熔合线附近的软化现象逐渐减弱,焊缝区显微硬度和接头抗拉强度均略有增加.     

铝合金脉冲激光焊Mg元素烧损行为及接头硬度分布

采用Nd:YAG脉冲激光对1mm厚5A05铝合金板进行焊接,结合激光焊物理过程,研究和分析了焊接工艺参数(脉冲能量、脉冲宽度、焊接速度和离焦量)对Mg元素烧损和焊缝熔深的影响,以及焊缝中Mg元素含量的变化和接头的硬度分布.结果表明,Mg元素烧损受熔池搅拌作用的影响,随搅拌作用增强和焊缝熔深的增加,焊缝中Mg元素烧损率减小;受Mg元素含量和冷却速度影响,焊接接头硬度在熔合线附近具有最大值,在焊缝中从表面到熔池底部硬度先减小再增大.