束流偏移对钒合金与不锈钢电子束阻隔熔化焊接头性能的影响

以金作为中间层采用电子束阻隔熔化焊方法来实现V-5Cr-5Ti钒合金与HR-2不锈钢之间的连接,研究电子束流的偏移对接头性能的影响.结果表明,不偏移电子束流(偏移距离d=0)焊接得到的钒合金与不锈钢接头界面将产生贯穿性裂纹,直接导致焊接失败.通过电子束流的偏移(偏移距离d等于束斑半径)一定程度降低了结合界面金属间化合物的产生,实现了钒合金与不锈钢的冶金结合.金作为中间层添加元素,很好地抑制了V/Fe界面的金属间化合物的产生,显著提高了接头性能,接头抗拉强度超过380 MPa.钒合金/不锈钢异种金属焊接接头焊缝正反面成形良好,X射线探伤未发现裂纹和气孔缺陷.     

TiNi/Nb/TC4真空电子束焊接接头裂纹

采用真空电子束焊接方法对3 mm厚TiNi合金与TC4异种金属进行对接焊,添加Nb为填充金属控制焊接裂纹的形成;分析了裂纹形成机理,Ti_2Ni脆性相的形成条件,接头元素分布特点及接头力学性能。结果表明:TiNi合金与TC4直接焊接易使焊接接头产生裂纹,大量Ti_2Ni脆性相的形成导致焊缝中裂纹和孔洞的产生,添加Nb为填充金属有效降低接头裂纹敏感性。填充金属厚度为0.55 mm时获得无裂纹缺陷的焊接接头,Ti_2Ni生成焓较小,使TC4侧熔合线附近形成Ti_2Ni脆性金属间化合物层,焊缝中心组织Nb含量较高,接头力学性能良好,抗拉强度达到391 MPa,伸长率为2.7%。     

脉冲宽度对超薄TiNi/不锈钢激光焊接头TiNi侧界面的影响

添加Ni做为填充材料是抑制TiNi/不锈钢异种材料激光焊接头裂纹从而实现其良好连接的方法之一,但填充金属Ni与母材TiNi合金的成分差异会形成界面区,焊接热输入对界面区的组织形貌有很大的影响,进而会影响整个接头的力学行为。本文在厚度为0.2mm的TiNi合金/321不锈钢异种材料激光微焊接时,预置Ni做为填充材料,获得了TiNi合金/Ni/321不锈钢激光焊接头,研究了激光脉冲宽度对焊接接头TiNi侧界面的影响。结果表明,不同脉冲宽度下,TiNi合金侧界面区均由宽度不等的TiNi共晶层和TiNi₃金属间化合物层组成;随着脉冲宽度的增加,TiNi共晶层平均宽度逐渐减小,TiNi₃金属间化合物层平均宽度逐渐增加;界面区显微硬度随脉冲宽度的增加逐渐升高。TiNi母材熔化量和Marangoni流动的改变是影响接头该侧界面区宽度及显微硬度的主要原因。     

复合阻隔镀层对钒合金与不锈钢电子束焊接头组织与性能的影响

钒基合金被公认为是理想的聚变反应堆结构材料,为了更有效和经济地利用钒基合金,需要将钒合金与不锈钢进行连接。通过电镀Ni+Au作为复合中间层,采用电子束阻隔熔化焊方法来实现V-5Cr-5Ti钒合金与HR-2不锈钢之间的连接。结果表明:电子束流偏向钒合金一侧焊接得到的钒合金与不锈钢接头界面将产生贯穿性裂纹,直接导致焊接失败。电子束流偏向不锈钢一侧,电镀Ni+Au作为界面阻隔层,很好地抑制了V/Fe界面的金属间化合物的产生,显著提高了接头性能,接头抗拉强度最高达到430 MPa。电子束阻隔熔化焊得到的钒合金/不锈钢异种金属焊接接头焊缝正反面成形良好,X射线探伤未发现裂纹和气孔缺陷。     

TiNi合金激光焊接接头形状恢复温度的研究

利用热模拟试样模拟TiNi合金激光焊接接头焊缝热影响区,对焊接接头、焊缝金属、模拟热影响区和母材的相变温度进行差热分析,研究了焊接接头与其它三者逆相变温度的关系,并利用OM,SEM和XRD对母材、热影响区和焊缝金属的组织、析出相的分布以及晶体结构进行了研究.结果表明,TiNi合金激光焊接接头的形状恢复率与母材无明显差别,但形状恢复温度区间与母材差异较大,其形状恢复开始温度比母材低40℃;焊缝金属和热影响区逆相变开始温度(As)和结束温度(Af)均不同于母材,主要原因是焊缝金属经历了熔化-凝固过程,失去了母材中原有的晶体择优取向,且析出相尺寸小、分布不均;而热影响区As和Af降低,可能是细小析出相重新固溶于基体所致.整个接头的逆相变温度区间与焊缝金属近似,调控焊缝金属的相变温度是控制TiNi合金激光焊接接头形状记忆功能的关键.     

Ti60钛合金/GH3128高温合金电子束焊接头脆裂原因分析

对Ti60钛合金和GH3128高温合金进行了电子束焊接,对接头显微组织、相成分和显微硬度进行分析. 结果表明,Ti60和GH3128电子束焊接性较差,在焊后产生裂纹. 焊缝内生成TiNi,Ti2Ni,TiCr2和TiNi3等脆性化合物,使得接头脆性增大. 焊缝区的硬度高于母材,钛侧焊缝区硬度值水平略高于镍侧焊缝区. 接头残余应力数值分析表面接头存在较大的横向残余拉应力,应力峰值达到704 MPa,使得钛/镍电子束焊接头在焊后随即开裂.     

铝/AlSi7/钢电子束焊接接头组织与性能研究

对5A02与0Cr18Ni9不锈钢的电子束焊接进行了研究,结果表明,5A02与0Cr18Ni9不锈钢电子束焊接性较差,存在接头裂纹敏感性强,最佳工艺区间范围窄的问题.为了进一步提高接头的力学性能,需要引入中间层金属,一方面降低接头中的残余应力,另一方面通过中间层的冶金作用减少接头中的脆性组织或改善脆性相的分布情况.综合考虑异种金属焊接熔点、塑性等物理性能方面的要求,初步选择AlSi7作为铝/钢电子束焊接的中间层.对引入中间层后的接头显微组织和力学性能进行了分析,焊缝内生成连续分布的FeAl3化合物相.这些化合物相是产生裂纹的主要原因,并且显著降低接头抗拉强度.     

镍箔中间层对不锈钢/铝合金激光深熔焊的影响

以不锈钢201和铝合金5052作为试验材料,添加镍箔作为中间层,配合钢上铝下的搭接接头形式,采用激光深熔焊方法进行了焊接试验,分析了热输入对焊缝成形的影响以及添加镍箔后接头力学性能与不锈钢／铝合金焊接性的变化,并提出了焊缝下凹深宽比r以表征焊缝对应力集中的敏感程度．结果表明,热输入升高会导致焊接过程中飞溅增加,焊缝宽度与下凹程度增大,熔穿深度升高;不锈钢焊缝金属嵌入到铝合金内的熔穿深度对焊缝的力学性能有着重要的影响;镍中间层的添加有效地改善了接头力学性能,扩大了可用的工艺参数范围．     

TiNi合金/不锈钢异种材料微激光焊缝组织性能

采用纯Ni丝作为填充材料,以低功率脉冲激光作为热源实现了厚0.2 mm的超薄片状TiNi形状记忆合金/不锈钢异种材料的良好连接,通过正交试验以获得最大接头抗拉强度为目标对工艺参数进行了优化,研究脉冲功率百分比、脉冲宽度等工艺参数对焊缝成形的影响,并对接头做了拉伸试验。结果表明:当脉冲功率百分比为15%、脉冲宽度4 ms、脉冲频率6 Hz时,接头能够获得570 MPa的最大抗拉强度,达到TiNi形状记忆合金母材强度的70%,不锈钢母材的90%;脉冲功率百分比主要影响焊缝熔深,脉冲宽度主要影响焊缝熔宽;焊缝区组织、强度分布不均匀,在TiNi合金侧发生断裂。     

钛合金/铜-镍/不锈钢焊接接头的组织与性能

采用铜-镍复合填充金属进行了钛合金和不锈钢的冷金属过渡焊接,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪研究铜-镍复合填充金属对钛合金/不锈钢焊接接头微观组织和力学性能的影响.结果表明,添加铜-镍复合填充金属后得到了无焊接缺陷的钛合金/不锈钢焊接接头.接头中形成了硬度相对Ti-Fe,Ti-Cu金属间化合物较低的TiNi金属间化合物,改善了钛合金/不锈钢焊接接头的拉伸性能.当焊接电流为182 A时,钛合金/不锈钢接头的拉剪强度最大为348 MPa.钛合金/不锈钢接头由不锈钢-焊缝金属界面、不锈钢-纯镍-钛合金界面、钛合金-焊缝金属界面和焊缝金属组成,接头中形成了Ti-Cu,Ti-Ni,Al-Cu-Ti和Al-Ni-Ti-Fe-Cu金属间化合物.随着焊接电流的增大,钛合金侧界面反应层的显微硬度逐渐增大,且反应层的宽度也逐渐变宽.     

焊后热处理对6063铝合金激光填丝焊接头组织与性能的影响

采用激光填丝焊对6063铝合金进行焊接,并对焊接接头进行人工时效和固溶+人工时效的热处理。通过光学显微镜、扫描电镜观察及拉伸试验,对焊后经不同热处理的焊接接头组织和性能进行研究。结果表明:未热处理的焊接接头抗拉强度为196 MPa,焊缝内部为铸态组织,弥散分布着Mg₂Si强化相,熔合线附近存在向焊缝内部生长的粗大柱状晶,焊缝内部为细小的树枝晶,焊缝中心为等轴晶;经时效处理后,焊接接头组织不均匀性和强化相的分布得到改善,焊接接头抗拉强度提高27 MPa;经固溶+时效处理的焊接接头抗拉强度提高64 MPa,焊缝组织、熔合区及热影响区组织得到显著细化。焊接接头均为韧脆混合断裂;时效处理的断口韧窝大小差异较大,韧窝较深;固溶+时效处理后的断口韧窝大小均匀,韧窝尺寸较大较深,韧窝数量更多。     

热连轧高强钛合金厚壁管道的TIG工艺及组织和性能

针对采用新型的热连轧工艺生产的厚壁高强度无缝钛合金管,通过TIG自动送丝与手工填丝2种焊接方法进行了环缝对接焊工艺试验,对比分析了2种工艺下接头的焊缝成形、微观组织及力学性能。结果表明,2种焊接方法下的焊道表面均呈亮银色,无明显氧化现象,自动送丝接头表面成形更加平滑美观,而手工填丝接头表面成形有不规则的鱼鳞纹;热影响区中β相均发生了一定程度的粗化,并生成了一定量的细针状α’马氏体相。焊缝区组织主要为沿β相界生成的板条状和块状α相,以及晶粒内形成的少量针状α’马氏体组织;TIG自动送丝和手工填丝焊接接头的硬度都是热影响区最高,焊缝最软而母材居中;拉伸试验断裂位置均位于焊缝,平均抗拉强度分别为603.8 MPa和571.7 MPa;热影响区的冲击吸收能量分别达到了41.7 J和78.5 J,手工填丝下的热影响区表现出了比母材更好的冲击韧性。     

镀锌钢一6016铝合金异种金属加入中间夹层铅的激光焊接

对1．2mm厚镀锌钢板和1．15mm厚6016铝合金平板试件进行了加入中间夹层铅的激光搭接焊试验,通过调整焊接工艺参数获得最佳焊接成形,利用卧式金相显微镜、扫描电镜、x射线衍射、微机控制电子万能试验机等手段研究了焊接接头各区域的金相组织、断口形貌、主要物相与接头力学性能．结果表明,在钢／铝激光焊中添加中间夹层铅,焊接接...     

960 MPa高强钢金属粉芯型药芯焊丝焊缝金属韧化机理

针对960 MPa高强钢研制了以Mn,Ni,Mo和Cr元素为主要合金体系,以Ti,B,Nb和Al元素为微合金元素的金属粉芯型药芯焊丝. 采用熔化极气体保护焊进行施焊,通过拉伸试验和低温冲击试验等方法对接头力学性能进行了测试,结合金相组织观察、断口扫描、能谱分析和透射电镜观察等对合金元素的作用机理进行了分析. 结果表明,接头抗拉强度平均值为952.24 MPa,-20 ℃焊缝低温冲击吸收功平均值为70 J,研制的焊丝在保证接头强度的同时有效改善了焊缝金属的低温冲击吸收功. 在药芯成分中,主要合金元素起固溶强化和弥散强化作用,微合金元素通过细化晶粒、抑制块状铁素体析出和增加针状铁素体形核率等方式改善低温冲击性能.     

7A52铝合金-钢异种结构CMT熔钎焊接头组织及镀镍层的行为与影响

以ER4043铝硅焊丝为填充金属,研究了Q235钢螺柱与7A52铝合金板CMT焊接工艺,在焊接电流115~135 A,电弧电压14.5~16.5 V,焊接速度0.3 m/min条件下,焊接过程稳定,焊缝成形连续美观.结果表明,7A52铝合金侧熔合区界面为熔焊特征,铝母材发生熔合,熔合良好;钢螺柱侧熔合区为钎焊特征,界面存在反应层,由靠近钢螺柱的Fe₂Al₅层和靠近焊缝侧的FeAl₃层组成,整体反应层厚度由根趾向焊趾方向逐渐减小.焊趾部位出现富镍区,主要由Al₃Ni的共晶组织及少量Al₃Ni₂组成.与无镀镍层焊缝比较表明,镀镍层在焊接过程的行为降低了界面反应层厚度,且通过形成富镍区,降低了接头的脆性,使接头抗剪切强度提高了15%~19%,最高达到146.9 MPa,满足了高强铝合金螺柱焊接的质量要求.     

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.     

130mm铝合金扫描激光填丝焊接头微区组织和性能

针对船用130 mm 5A06铝合金厚壁结构件的扫描激光填丝焊接头,对其焊缝（weld metal,WM）、热影响区（heat affected zone,HAZ）及母材（base metal,BM）的显微组织进行研究,并通过维氏硬度和微型剪切试验研究了接头各区力学性能差异.结果表明,5A06铝合金单激光焊缝以等轴晶为主,填丝焊焊缝以柱状晶为主,HAZ和BM晶粒比WM粗,母材及热影响区为轧制的纤维状组织;由于焊接热循环作用,接头热影响区硬度略高于母材,抗剪强度二者差别不大,单激光焊缝硬度和抗剪强度略高于填丝层.总体而言,焊缝区强度低塑性好,母材及热影响区强度高塑性低.     

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.     

Joint performance of CO2 laser beam welding 5083,H321 aluminum alloy

Laser beam welding of aluminum alloys is expected to offer good mechanical properties of welded joints. In this experimental work reported, CO2 laser beam autogenoas welding and wire feed welding are conducted on 4 mm thick 5083- H321 aluminum alloy sheets at different welding variables. The mechanical properties and microstructure characteristics of the welds are evaluated through tensile tests, micro-hardness tests, optical microscopy and scanning electron microscopy （SEM）. Experimental results indicate that both the tensile strength and hardness of laser beam welds are affected by the constitution of filler material, except the yield strength. The soften region of laser beam welds is not in the heat-affected zone （ HAZ ）. The tensile fracture of laser beam welded specimens takes place in the weld zone and close to the weld boundary because of different filler materials. Some pores are found on the fracture face, including hydrogen porosities and blow holes, but these pores have no influence on the tensile strength of laser beam welds. Tensile strength values of laser beam welds with filler wire are up to 345.57 MPa, 93% of base material values, and yield strengths of laser beam welds are equivalent to those of base metal （264. 50 MPa）.     

闪光焊FeCrAl合金管材的接头组织及性能

采用闪光焊对FeCrAl合金进行对接接头焊接,通过扫描电子显微镜及能谱仪等手段研究了焊接接头的显微组织特征、不同区域氧化物颗粒的分布情况及力学性能. 结果表明,闪光焊焊接FeCrAl合金所得焊接接头显微组织主要为等轴晶,在焊缝和热影响区氧化物未出现明显聚集及向晶界偏聚的现象,且在晶内和晶界都可以呈现弥散分布的特征;焊接接头抗拉强度值达到594 MPa,为母材强度的90.5%;接头断裂在焊缝区,整体呈现脆性断裂模式;焊缝晶粒的粗化导致焊缝区硬度降低,最终引起焊接接头出现软化.