钛合金激光焊接接头的组织和力学性能

对2.5mm厚BT20钛合金激光焊接接头各区域(包括焊缝和热影响区)的组织特征进行了观察,并测试了焊接接头各区域的显微硬度分布以及室温条件下的接头拉伸、弯曲、疲劳及断裂韧度等力学性能.研究结果表明,焊接接头各区域的微观组织均以"网篮状"马氏体组织为特征,接头各区域显微硬度均高于母材.接头静抗拉强度基本与母材相当,塑性略低于母材.接头中值疲劳寿命与应力水平有很大的关系.在低应力水平下,接头中值疲劳寿命与母材相当,而在高应力水平下,接头中值疲劳寿命远低于母材.接头焊缝金属的断裂韧度显著低于母材,而热影响区断裂韧度则介于母材和焊缝金属之间.     

低活化铁素体/马氏体钢厚板光纤激光焊接接头组织及力学性能分析

针对核聚变反应堆试验包层模块(TBM)中使用的CLF-1低活化铁素体/马氏体钢进行焊接试验,采用15 kW光纤激光,实现了17.5 mm厚CLF-1钢的穿透焊接,得到了正反表面成形良好、无明显缺陷的焊接接头,并对接头显微组织及力学性能进行了分析研究. 结果表明,焊缝区主要为粗大的板条马氏体;熔合线附近热影响区为细小的板条马氏体和少量贝氏体;不完全淬火区为经焊接热循环作用下二次回火的回火索氏体及马氏体双相组织;接头室温及550 ℃高温抗拉强度较高,均断裂于母材;焊缝显微硬度高于母材,且热影响区无明显软化;接头冲击韧性良好. 接头综合力学性能良好.     

Al-Mg合金的激光焊接接头组织及力学性能分析

针对铝合金对激光的高反射率和自身的高导热性,焊接匙孔极不稳定等特点,利用3 kW的CO2激光器对Al-Mg系合金5083进行了激光焊接试验研究,分析了激光功率、焊接速度对焊缝表面质量的影响,研究了焊接接头的显微组织和力学性能.同时,为进一步检验焊缝的质量对激光焊接后的板材进行了高温自由胀形试验.结果表明,对焊接板材表面...     

Ti-6Al-4V合金手工TIG焊接头的显微组织及力学性能

系统地研究了Ti-6Al-4V合金TIG焊接头的显微组织及力学性能,通过一系列的试验,摸索出一套使接头力学性能处于最佳状态的焊接工艺参数及其相应的显微组织状态.     

Ti-6Al-4V电子束焊接焊缝区域精细组织特征

在大气和真空环境下使用光纤激光器对TC4钛合金进行焊接,分别对不同激光功率焊接焊缝形貌和组织进行观察,并对性能进行测试分析. 结果表明,真空环境激光焊接焊缝成形更加良好,可明显提高焊缝熔深,增大焊缝深宽比,抑制焊接过程中的飞溅,极大减少焊缝中的气孔缺陷. 大气环境与真空环境焊缝组织特征差别不大,真空环境热影响区宽度明显减小. 两种环境下焊缝显微硬度均呈马鞍形分布,焊缝熔化区硬度最高的特点,大气环境焊缝平均硬度约为390 HV,高于真空环境焊缝平均显微硬度8.3%. 对焊缝进行拉伸强度测试,拉伸试件全部断裂于母材部位,试件的抗拉强度为960 ~ 980 MPa.     

Ti6Al4V激光焊接接头非均匀梯度特征研究现状

Ti6Al4V钛合金在激光焊接过程中,由于热源密度高,在焊缝及其附近的狭窄区域形成了极大的温度梯度,并导致焊接接头形成大梯度的组织性能和残余应力。基于国内外的文献,综合研究了钛合金激光焊温度、接头组织、显微性能与残余应力的非均匀梯度特征。研究表明,对于焊接接头大梯度特征的研究,主要集中在分析组织、性能和残余应力的不均匀性方面,而未对梯度特征做出定量分析与评价。因此,如何对焊后组织性能和残余应力的梯度特征进行有效直观的量化表征,对于激光焊接接头的整体性能及安全评价有着重要的意义。     

TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头显微组织和力学性能

研究TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,TC4/TA17异种钛合金激光焊接头焊缝的显微组织为片状α′马氏体,TC4侧靠近母材的热影响区和TA17侧靠近母材的热影响区只发生α相向β相转变,TC4侧靠近焊缝的显微组织为残余α相+针状α′马氏体,TA17侧靠近焊缝的显微组织为残余α相+片状α′马氏体。TC4/TA17异种钛合金激光焊接头的显微硬度呈不对称分布,焊缝的显微硬度最高,TA17母材显微硬度最低。TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头断裂在TA17母材,断口呈现韧性断裂形貌。     

中厚板TC4钛合金真空环境激光焊接特性

在大气和真空环境下使用光纤激光器对TC4钛合金进行焊接,分别对不同激光功率焊接焊缝形貌和组织进行观察,并对性能进行测试分析. 结果表明,真空环境激光焊接焊缝成形更加良好,可明显提高焊缝熔深,增大焊缝深宽比,抑制焊接过程中的飞溅,极大减少焊缝中的气孔缺陷. 大气环境与真空环境焊缝组织特征差别不大,真空环境热影响区宽度明显减小. 两种环境下焊缝显微硬度均呈马鞍形分布,焊缝熔化区硬度最高的特点,大气环境焊缝平均硬度约为390 HV,高于真空环境焊缝平均显微硬度8.3%. 对焊缝进行拉伸强度测试,拉伸试件全部断裂于母材部位,试件的抗拉强度为960 ~ 980 MPa.     

TC4钛合金激光拼焊接头显微组织及力学性能分析

文中系统分析了TC4钛合金激光拼焊接头的显微组织与力学性能.结果表明,TC4钛合金激光焊缝组织为粗大的柱状晶,晶粒内部是针状马氏体交织成的网篮状组织;热影响区组织为α+β+针状α′组织,且分布不均匀,靠近熔合线的区域晶粒更粗大,针状马氏体数量更多分布更密集.0.8 mm厚TC4钛合金薄板拼焊工艺参数为焊接功率1100～1 300 W,焊接速度1.5～3.0 m/min.焊缝力学性能优良,拉伸试样均断裂于离焊缝中心较远的母材上,母材和焊缝断口形貌都显示韧窝断口特征,且焊缝断口韧窝相对更较小.     

钛合金Ti6Al4V超声波焊接研究

结合超声波金属焊接方法的特性和钛合金的焊接性分析,得出超声波金属焊接方法极其适用于钛合金薄片的焊接;通过扫描电镜观察和撕裂试验,对Ti6Al4V钛合金在不同焊接工艺参数下的焊接接头的横断面形貌及其力学性能进行了分析.结果表明:随着焊接时间的增长(即焊接能量的增大)接头横断面的削减程度增大,焊接时间是焊件质量的决定性因素;在1144.53N的静压力下Ti6Al4V钛合金的最佳焊接时间为125ms,其界面结合强度最高.     

光束偏移量对钛/铝异种合金激光焊接接头组织和性能的影响

采用激光进行3mm厚钛合金TA15和铝合金5A06的对接焊,激光束聚焦在钛合金上使钛合金熔化,通过热传导使铝合金熔化,得到了成形良好的接头,分析了光束偏移量对接头组织和性能的影响规律.偏移量为0.1 ～0.4 mm时,形成了熔焊接头.偏移量为0.5mm时,接头上部形成熔焊接头,并形成了Ti-Al金属间化合物.接头中部和下部形成了熔钎焊接头,并形成了一层连续的约1 μm厚的金属间化合物.接头抗拉强度随偏移量的增加先增大后减小,偏移量为0.5mm时,接头强度最大,平均抗拉强度可达到181 MPa,接头部分断裂于钛/铝界面的金属间化合物处,部分断裂于铝合金焊缝区.     

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.     

厚板钛合金窄间隙TIG焊接头组织与性能

采用氩弧焊的方法在窄间隙条件下,采用TIG填丝多层焊的方式实现了TC4厚板钛合金的优质连接．结果表明,通过优化焊接参数和合理的惰性气体保护方案设计,保证了接头的完整性与可靠性．通过宏观和微观金相分析,发现窄间隙焊接条件下晶粒生长遵循联生结晶生长规律;由于受到焊接热循环的作用,致使接头显微结构随着冷却速度变化呈现不同的组织结构;窄间隙TIG焊接头因啮合强化而使得接头强度得到提高,焊缝的平均强度达到母材的90％以上．     

5A06铝合金激光焊接接头显微组织及力学性能研究

本文研究了30 mm厚5A06铝合金激光焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明焊缝区存在一定数量的气孔缺陷,缺陷主要位于晶界处,统计表明尺寸小于100 μm的焊接缺陷占比超过50%;焊缝区显微组织由枝状晶组成,单个晶粒内包含多支枝状晶团簇,枝晶间累积取向差小于5o,枝晶间衬度的差异由Mg元素偏析造成;焊缝区与热影响区之间界面明显,热影响区晶粒内小角晶界的含量明显高于焊缝区,且两区域晶粒形貌、尺寸存在明显差异。显微硬度测试表明焊缝内显微硬度值存在一定波动,总体上可达到基材显微硬度值的90%以上。     

6061铝合金激光填丝焊接接头组织与性能

以2mm厚6061－T651铝合金的激光填丝焊对接接头为研究对象,利用光学显微镜、SEM、EDS、显微硬度计分析了优化试验条件下焊接接头的显微组织、析出相形态、分布及成分,并测试了接头的显微硬度。分析结果表明,由于激光焊具有能量集中、热输入小的特点,焊缝晶粒细小且热影响区较窄。在焊缝内部,大量条状和颗粒状的析出相均匀分布于其中,对焊缝的力学性能有显著影响。此外,焊后焊缝区的硬度远高于热影响区和母材,这与焊缝中大量析出的增强相、硅硬质点等因素有关。     

Ti6Al4V薄板脉冲激光拼焊焊缝成形及力学性能

为了改善钛合金薄板激光焊接过程中因工装误差或存在毛刺造成的焊穿、焊漏等缺陷,采用光纤激光器对1.2 mm厚的Ti6Al4V薄板进行脉冲激光焊接试验。分析脉冲频率、对接间隙及激光峰值功率3个工艺条件对焊缝成形的影响,针对外观成形较好的焊缝进行显微组织与力学性能测试,确定了适合Ti6Al4V薄板拼焊的最佳焊接工艺参数。结果表明,采用脉冲频率40 Hz,占空比60%,激光峰值功率2.0 kW,光斑直径0.7 mm,焊接速度1.8 m/min的脉冲激光焊接工艺可以获得质量优异的焊缝;焊缝由粗大的柱状β晶粒和针状α′相组成,热影响区形成了短针状α′相;随着峰值功率的增大,焊缝的显微硬度明显增大,抗拉强度逐渐减小。最优焊接工艺参数下的焊缝强度可以达到母材的98%,拉伸断口表面平整、规则,断面与拉伸轴线方向呈45°,断口含有大量韧窝。 创新点： (1)采用特定的脉冲波形配合大的光斑直径对Ti6Al4V薄板进行脉冲激光焊接试验,改善了焊缝成形质量。 (2)考虑了薄板对接时工装间隙的影响,并在试验前预留了间隙,探索出了Ti6Al4V薄板脉冲激光拼焊的最佳焊接工艺参数。     

TC4钛合金窄间隙激光填绞股焊丝焊接接头组织及性能

采用实心绞股焊丝,通过窄间隙激光填丝焊对TC4钛合金进行焊接,分析了激光填丝焊接头各区域的微观组织及形貌,并测试了焊接接头的显微硬度、室温拉伸性能及冲击性能等力学性能。结果表明,焊缝截面整体成形良好,无明显未熔合和气孔等缺陷;母材由等轴α+β相组成,热影响区晶粒比母材稍大,热影响区由针状α′马氏体+初生α相组成,焊缝由粗大的原始β柱状晶和内部网篮状α′马氏体组成;焊接接头的抗拉强度平均值达940 MPa,拉伸断裂在母材,断口韧窝较浅,主要表现为韧性断裂特征;焊缝的显微硬度平均值为375 HV,高于母材及热影响区。创新点： 采用高熔敷效率的绞股焊丝作为填充金属,对 20 mm 厚 TC4 钛合金板进行激光填丝焊,探究了厚板钛合金焊接接头的组织与性能分布规律,为厚板钛合金焊接结构的实际应用提供基础数据支撑。     

后热处理对激光焊接7075铝合金显微组织与力学性能影响

采用激光自熔焊接技术制备7075高强铝合金接头,研究了后热处理对接头显微组织与拉伸性能的影响. 采用SEM与EBSD系统表征了后热处理对7075Al接头显微组织演变与拉伸断裂行为的影响. 结果表明,焊缝中心到母材依次存在等轴晶区域、柱状晶区域、胞状晶区域与母材轧制态区域,并且胞状晶区域与等轴晶区域为接头薄弱区域. 与未后热处理接头相比,后热处理接头平均抗拉强度达到475 MPa,同比提升约59%. 后热处理构筑的纳米沉淀相触发了第二相强化机制,这是提升接头抗拉强度的主要因素.