TC4-DT钛合金电子束焊接接头的疲劳断口研究

采用单边缺口试样,用扫描电镜观察了TC4-DT钛合金母材及电子束焊接接头焊缝区与热影响区的疲劳断口,分别分析了疲劳裂纹起裂源、扩展区及瞬断区的断口形貌特征.结果表明,疲劳裂纹均起裂于试样缺口根部,并由试样的一侧扩展到另一侧,裂纹扩展初期均沿一定的结晶面扩展,属于脆性穿晶断裂;母材和热影响区的瞬断部位均有明显的韧窝出现,属于塑性沿晶断裂,而焊缝区断口上韧窝不明显;热影响区疲劳断口有疲劳条带出现,但在母材和焊缝区断口上很难看见.     

2219铝合金母材及搅拌摩擦焊接头应力腐蚀敏感性

利用慢应变速率拉伸试验,研究2219铝合金母材及搅拌摩擦焊接头在不同腐蚀介质环境中的应力腐蚀行为.运用性能损失率指标和应力腐蚀指数评价材料的应力腐蚀敏感性.结果表明,应变速率为10-6 s-1时,2219铝合金母材和FSW接头在3.5%Na Cl介质环境中SCC敏感性小,断口由韧窝塑性区和腐蚀区组成;在剥蚀介质环境中,母材和FSW接头SCC敏感性大,断口呈冰糖状,有较深的腐蚀坑和二次裂纹,为沿晶脆性断裂.FSW接头SCC敏感性较母材大.     

Hastelloy C-276薄板激光焊接接头疲劳性能EI北大核心CSCD

对0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板激光焊接接头进行疲劳试验,结合应力-寿命(S-N)曲线和疲劳断口形貌,研究母材及焊接接头的疲劳性能,分析母材和焊接接头的疲劳断裂机理。结果表明:0.5 mm Hastelloy C-276薄板焊接接头和母材的S-N曲线斜率基本相同,焊接接头疲劳性能和母材的基本相当;母材疲劳断口疲劳裂纹起源于试样侧表面,主要沿宽度方向扩展,随着应力的减小,疲劳源数目减少,疲劳裂纹扩展速率减小;焊接接头在母材和焊缝处随机断裂,焊接接头母材区断口形貌和母材断口形貌基本一致,而焊接接头焊缝区断口的疲劳裂纹起源于侧表面棱角处和焊缝表面,焊缝表面是主要疲劳源,裂纹主要沿厚度方向进行扩展,疲劳裂纹扩展区呈现出准解理断裂特征。     

返修工艺对6005-T6铝合金型材搅拌摩擦焊接头性能的影响

在相同工艺参数下,对6005-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头进行一次返修,并对其疲劳试件断口进行SEM扫描与分析。结果表明:返修后焊接接头的疲劳强度低于未返修焊接接头,随着应力的增大,从低应力区到高应力区,两种接头疲劳强度差异缩小;由升降法计算得未返修焊接接头疲劳极限为101.7 MPa,返修接头疲劳极限为75 MPa。断口分析表明:一次返修后疲劳试件未发现明显缺陷,断裂位置主要集中在母材,启裂区表面平滑,扩展二次裂纹少,疲劳纹清晰且粗大,终断区为韧性断口,可观察到大量浅韧窝。     

5A06铝合金及其焊接接头的疲劳断裂行为

对5A06防锈铝合金及其焊接接头疲劳性能断裂行为进行研究,采用疲劳试验、光学显微镜、扫描电子显微镜等手段对5A06铝合金的疲劳性能、金相组织、裂纹扩展特征和疲劳断口进行分析。结果表明:在循环次数为2×106时,铝合金母材、对接接头、横向十字、侧面连接和纵向十字接头的疲劳性能分别为99.97、70.96、57.48、48.20和41.80 MPa;铝合金母材疲劳裂纹起裂于截面最小部位,对接接头和横向十字接头裂纹起裂于焊趾等应力集中部位,裂纹沿着热影响区扩展;侧面连接接头裂纹起裂于两板连接处应力集中部位,纵向十字接头裂纹起裂于热影响区;微观裂纹为沿晶和穿晶混合的扩展特征。对母材及其焊接接头的宏观断口呈暗灰色纤维状,具有一定的塑性;接头的微观断口具有准解理特征,断口中存在球状孔洞、疲劳条纹和韧窝,并存在二次裂纹。     

Hastelloy C-276薄板激光焊接接头疲劳性能

对0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板激光焊接接头进行疲劳试验,结合应力-寿命(S-N)曲线和疲劳断口形貌,研究母材及焊接接头的疲劳性能,分析母材和焊接接头的疲劳断裂机理。结果表明:0.5 mm Hastelloy C-276薄板焊接接头和母材的S-N曲线斜率基本相同,焊接接头疲劳性能和母材的基本相当;母材疲劳断口疲劳裂纹起源于试样侧表面,主要沿宽度方向扩展,随着应力的减小,疲劳源数目减少,疲劳裂纹扩展速率减小;焊接接头在母材和焊缝处随机断裂,焊接接头母材区断口形貌和母材断口形貌基本一致,而焊接接头焊缝区断口的疲劳裂纹起源于侧表面棱角处和焊缝表面,焊缝表面是主要疲劳源,裂纹主要沿厚度方向进行扩展,疲劳裂纹扩展区呈现出准解理断裂特征。     

Ti-60钛合金电子束焊接接头高温下的失效与变形行为

在600℃拉伸条件下,Ti-60钛合金电子束焊接接头的熔合区和热影响区抗变形能力强于母材区(BM),试样断裂于母材区.在600℃持久条件下,当加载应力≤550 MPa时,接头变形以扩散控制的位错攀移为主,变形能力取决于显微组织中的板条边界密度,板条越细,边界密度越高,变形能力越大,断裂位置在接头熔合区;当加载应力接近或550 MPa(母材区屈服强度附近)时,接头的变形以位错滑移为主,断裂位置在母材区.在600℃高周疲劳条件下,疲劳裂纹易萌生于接头母材区,裂纹形核位置在试样的表面或次表面. TEM观察表明,接头母材区的变形以贯穿板条集束的位错滑移为主;而接头熔合区中的位错则局限在单个马氏体板条内部,位错运动特征为攀移及少量滑移.     

A6N01铝合金焊接接头疲劳损伤和断口形貌分析

采用高频疲劳试验机对A6N01铝合金MIG焊接试样进行低周拉伸疲劳试验,研究了A6N01铝合金焊接接头疲劳过程中表面形貌变化和疲劳断裂后的断口形貌。结果表明:随着循环应力的加载,在试样产生裂纹之前,晶界处位错塞积严重,产生永久滑移带,裂纹源萌生于永久滑移带。气孔、夹杂等缺陷处应力集中较大,也容易称为裂纹源。在裂纹扩展过程中,主裂纹对次裂纹的扩展具有屏蔽作用。裂纹在相邻的不同位向的晶粒中扩展时,裂纹扩展方向发生变化。A6N01铝合金焊接接头疲劳断口有较多浅显的韧窝,说明A6N01铝合金焊接接头具有良好塑性。     

TC11/TC17线性摩擦焊接头疲劳性能及断口分析

针对TC11/TC17线性摩擦焊接头及母材进行了高周疲劳性能测试。结果表明,接头的高周疲劳强度与TC11母材相当,断裂发生在TC11母材一侧。通过对断口形貌进行分析,发现疲劳断口分为明显的3个区域:裂纹萌生区、裂纹扩展区、最终断裂区,且疲劳断口裂纹萌生于试件近表面处。裂纹扩展区较平整,在整个断口中占了较大的比例;裂纹扩展的初始阶段可观察到二次裂纹和由塑性变形引起的撕裂棱存在,裂纹扩展区后期阶段断口形貌以塑性撕裂为主。最终断裂区与裂纹扩展区不在一个平面上,TC11/TC17线性摩擦焊接头的疲劳断口为沿晶断口和撕裂棱的混合断口。     

AA6082铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳扩展速率

研究了6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头不同位置的疲劳裂纹扩展速率,并分析了接头的组织及疲劳断口形貌。试验结果表明,疲劳裂纹扩展速率最快的区域为接头焊核细晶区;当裂纹在热影响区扩展时,在较小的应力强度因子范围(ΔK)条件下,裂纹的扩展速率低于其在母材中的扩展速率,伴随着ΔK的逐渐增加,裂纹的扩展速率明显加快并高于其在母材中的扩展速率。断口形貌表明,疲劳裂纹在焊核区扩展主要由脆性的准解理断裂形貌组成,扩展速率较快;而热影响区及母材区的断口形貌主要由光滑的疲劳条纹组成。     

Microstructure and Fatigue Properties of Laser Welded DP590 Dual-Phase Steel Joints

In this paper, cold-rolled DP590 dual-phase steel sheets with 1.5 mm thickness were butt-welded by a fiber laser, and the evolution and effect on microhardness, tensile property and fatigue property of the welded joint microstructure were studied. The results showed that the base metal is composed of ferrite and martensite, with the martensite dispersed in the ferrite matrix in an island manner. The microstructure of the weld zone was lath-shaped martensite that can be refined further by increasing the welding speed, while the heat-affected zone was composed of ferrite and tempered martensite. The microhardness increased with increasing welding speed, and the hardness reached its highest value—393.8 HV—when the welding speed was 5 m/min. Static tensile fracture of the welded joints always occurred in the base metal, and the elongation at break was more than 16%. The conditional fatigue limits of the base metal and the weld joints were 354.2 and 233.6 MPa, respectively, under tension–tension fatigue tests with a stress rate of 0.1. After observation of the fatigue fracture morphology, it was evident that the fatigue crack of the base metal had sprouted into the surface pits and that its expansion would be accelerated under the action of a secondary crack. The fatigue source of the welded joint was generated in the weld zone and expanded along the martensite, forming a large number of fatigue striations. Transient breaking, which occurred in the heat-affected zone of the joint as a result of the formation of a large number of dimples, reflected the obvious characteristics of ductile fracture.     

AZ31B镁合金及其焊接接头的疲劳断裂机理

对AZ31B镁合金进行疲劳实验,在2×106循环次数下,母材、对接接头、横向十字接头和侧面连接接头的疲劳强度分别为66.72,39.00,24.38和24.40MPa。采用光学显微镜对裂纹扩展特征进行分析,结果表明,AZ31B母材的疲劳裂纹宏观扩展路径平滑,但微观观察发现疲劳裂纹扩展方向曲弯,有些裂纹分成两岔;裂纹尖端扩展均为沿晶扩展。焊接接头裂纹均在焊趾部位起裂,对接接头和横线十字接头的裂纹沿着热影响区扩展;侧面连接接头的裂纹起裂位于焊脚部位。采用扫描电子显微镜对疲劳断裂机理进行分析。疲劳断口由准解理或解理台阶组成,均为脆性断裂,断口中存在二次裂纹,对接接头中存在疲劳条纹,其间距约为5μm。     

7050铝合金FSW接头微区低周疲劳裂纹扩展行为

对5 mm厚铝合金7050搅拌摩擦焊接头微区进行了低周疲劳裂纹扩展试验，研究了焊核区、前进侧及后退侧热力影响区的疲劳裂纹扩展行为. 结果表明，焊核区的疲劳裂纹扩展速率最快，前进侧热力影响区次之，后退侧热力影响区最慢. 焊核区疲劳裂纹呈沿晶与穿晶混合方式扩展，热力影响区的裂纹主要以穿晶方式进行扩展. 裂纹偏转或裂纹产生分支是热力影响区疲劳裂纹扩展速率降低的原因. 疲劳裂纹扩展初期，焊核区断口有疲劳辉纹出现；热力影响区断口并没有找到疲劳辉纹，而是出现了轮胎压痕花样. 疲劳裂纹稳态扩展期，焊核区和热力影响区断口均有疲劳辉纹.     

粗晶纯Al多晶材料的循环形变——Ⅱ.断口形貌

对粗晶纯Al多晶体的疲劳断口进行了扫描电镜分析,在应变控制循环形变下,晶粒粗大而延性很好的金属的疲劳断口具有某些特征:断裂源少而集中,断裂源附近裂纹呈扇形扩展,疲劳条纹为循环解理刻面,每一条纹由较宽的解理刻面和窄的解理台阶两部分组成,台阶往往由于塑性形变而钝化;在裂纹扩展第Ⅱ阶段的疲劳条纹清晰、连续,布满裂纹扩展第Ⅱ阶段的整个区域,不同水平面形成的条纹间以“麻花形”的条带连接;多处观察到沿条纹形成的二次微裂纹,有些已发展成二次宏观裂纹,并有二次疲劳条纹;在断口上可观察到解理小舌台;断口上无最后拉断的静断区,对疲劳条纹的形成机制进行了初步的探讨。     

CYCLIC DEFORMATION OF COARSE GRAINED POLYCRYSTALLINE PURE Al——Ⅱ.FRACTURE SURFACE MORPHOLOGY

SEM photos for very coarse grained and high ductile polycrystalline pure Al show followingcharacteristics:A few fracture sources are concentrated,the crack propagates in fan-shapenear them,and the fatigue striations are cyclic cleavage facets.Each striation consists of awide cleavage facet and a narrow cleavage stage.Those stages often blunt due to plasticdeformation.The fatigue striations are clear and continual,and distribute over whole zone ofstage Ⅱ crack propagation.Two kinds of fatigue striations form in different levels,areconjoined by a“twisted baked piece of pastry”band.The secondary crack along the fatiguestriations was observed frequently.Some of them have already developed into secondarymacrocracks and secondary fatigue striations were found clearly on secondary fracture sur-face.The fracture surface can be divided into two parts,initiation and propagation zone of thecrack,however,no statical-fracture zone was observed.The mechanism to form striationswas preliminarily discussed.     

A6N01-T5合金FSW和MIG焊接头疲劳裂纹扩展行为的对比

研究了6N01-T5铝合金搅拌摩擦焊(FSW)和氩弧焊(MIG)接头不同部位的疲劳裂纹扩展性能, 并对疲劳断口和接头组织进行了分析. 结果表明,对于FSW和MIG焊接头, 其裂纹扩展速率从高到低的部位依次为焊缝(核)区、热影响区和母材. 裂纹在FSW和MIG焊接头相同区域的扩展速率无明显差别, 然而裂纹在FSW接头细晶组织中开始扩展所需的门槛值ΔK要比对应的MIG焊接头高, 总体上其裂纹在FSW焊核区的抗疲劳裂纹扩展性能要优于对应的MIG焊缝区. 裂纹在FSW和MIG焊接头焊核(缝)区扩展的疲劳断口表现为脆性断裂, 而在热影响区则以规则和光滑的疲劳条纹形式扩展.     

低温卷取热轧双相钢的显微组织及疲劳性能

采用扫描电镜、拉-拉疲劳试验机等研究了低温卷取热轧双相钢的显微组织及疲劳性能。结果表明:热轧双相试验钢的疲劳极限约为530 MPa;低温卷取工艺生产的热轧双相试验钢夹杂物平均尺寸多在5 μm以下,晶粒比较细小,马氏体组织较细小且弥散均匀分布,具有良好的综合力学性能。热轧双相试验钢疲劳裂纹源位于样品表面的棱角处,疲劳裂纹扩展区上有大量的韧窝、撕裂棱、疲劳辉纹和二次裂纹,瞬断区以浅韧窝为主,由于铁素体和马氏体发生不同程度的应变,最终二次裂纹在铁素体和马氏体的相界面萌生。二次裂纹虽然萌生但并未扩展,大量二次裂纹分散主裂纹尖端应力集中,可有效降低裂纹扩展的驱动力,降低疲劳裂纹扩散速率,抑制疲劳裂纹扩展,使疲劳强度得到提升。     

5A02铝合金C O2激光焊接头组织和力学性能分析

对2mm厚的5A02铝合金进行C02激光焊接试验研究.分析激光焊缝成形和接头微观组织形态,测定了接头上表面和焊缝厚度方向上的维氏硬度,并对接头进行横向和纵向拉伸试验,用扫描电镜观察分析拉伸断口形貌.结果表明,激光功率和焊接速度合理匹配能够获得成形良好、无缺陷的焊缝,焊缝中部为等轴细晶,熔合线附近是柱状晶组织.焊缝各区域...     

CYCLIC DEFORMATION OF COARSE GRAINED POLYCRYSTALLINE PURE Al Ⅱ. FRACTURE SURFACE MORPHOLOGY

对粗晶纯Al多晶体的疲劳断口进行了扫描电镜分析,在应变控制循环形变下,晶粒粗大而延性很好的金属的疲劳断口具有某些特征:断裂源少而集中,断裂源附近裂纹呈扇形扩展,疲劳条纹为循环解理刻面,每一条纹由较宽的解理刻面和窄的解理台阶两部分组成,台阶往往由于塑性形变而钝化;在裂纹扩展第Ⅱ阶段的疲劳条纹清晰、连续,布满裂纹扩展第Ⅱ阶段的整个区域,不同水平面形成的条纹间以“麻花形”的条带连接;多处观察到沿条纹形成的二次微裂纹,有些已发展成二次宏观裂纹,并有二次疲劳条纹;在断口上可观察到解理小舌台;断口上无最后拉断的静断区,对疲劳条纹的形成机制进行了初步的探讨。     

板厚对不锈钢车体激光叠焊接头抗剪强度和疲劳强度的影响

为了研究板厚对不锈钢激光叠焊接头抗剪强度和疲劳强度的影响,该文针对0.8 mm+2 mm和2 mm+2 mm²种不同板厚搭配的不锈钢激光叠焊接头分别进行了拉伸试验和疲劳试验。结果表明,2 mm+2 mm接头的抗剪强度和疲劳强度均高于0.8 mm+2 mm接头。失效分析发现,2种接头的拉伸破坏由焊肉部位剪断引起的;2种接头的疲劳裂纹均萌生于2 mm未焊透板,裂纹起始位置在2个焊板之间靠近焊核附近未焊透板的热影响区,裂纹沿着焊核边缘向未焊透板外表面方向扩展,直至穿透未焊透板。对焊接接头部位的有限元受力分析可知,2种接头的应力集中程度的不同是造成它们抗剪强度和疲劳强度差异的主要原因。