低活化铁素体–马氏体钢搅拌摩擦焊接头组织和性能分析

文中对9% Cr低活化铁素体-马氏体钢搅拌摩擦焊接头的组织和性能进行了分析.结果表明,搅拌摩擦焊接头不同区域微观组织存在明显的差异.搅拌区内奥氏体的动态再结晶引起晶粒细化和马氏体转变,并且晶界M₂₃C₆相溶解,晶内M₃C相析出;热力影响区组织变化与搅拌区相似,但晶粒尺寸明显大于母材;热影响区和母材区均表现回火组织特征.搅拌区硬度显著提高,分布均匀;热力影响区硬度值变化较大;热影响区发生软化,其硬度值在接头区域最低.随着拉伸测试温度的增加,搅拌区的屈服强度单调降低,抗拉强度先增大后减小,而断后伸长率先减小后增大.     

中国低活化马氏体钢TIG焊焊接接头的高温蠕变性能分析

文中在钨极氩弧焊条件下,在温度823 K和180~260 MPa应力水平下对CLAM钢焊接接头的蠕变性能进行了研究,作出蠕变曲线,建立数学模型分析预测蠕变变形机制.结果表明,CLAM钢TIG焊焊接接头表现出典型的三阶段蠕变过程;在温度一定的情况下随着应力水平的提高,稳态蠕变速率增加,断裂时间变短.通过蠕变方程得到的稳态阶段焊接接头的应力因子n大于合金典型值3~7,其激活能Q约为436 kJ/(mol·K),并且大于铁的自扩散激活能(300 kJ/(mol·K)),显示为位错主要控制蠕变变形.     

CLAM钢搅拌摩擦焊接头高温蠕变行为

针对核聚变堆用CLAM钢,对焊后热处理的搅拌摩擦焊接头在823 K条件和180～300 MPa应力水平下的单轴拉伸蠕变性能、断口形貌、显微组织进行了研究.结果表明,当蠕变应力由300,260及220 MPa降低到180 MPa时,CLAM钢搅拌摩擦焊接头的蠕变寿命分别由1.5,19.2及883 h增加到6769 h以上...     

CLF-1低活化铁素体/马氏体钢真空电子束焊接研究

针对中国固态增殖剂试验包层模块(TBM)的结构材料CLF-1低活化铁素体/马氏体钢,开展了真空电子束焊接试验,并在740℃/1.5 h条件下进行了焊后热处理(PWHT)。焊后表面成形良好,无任何表面缺陷。基于焊缝中气孔的形成机理,通过电子束重熔焊接的方法解决了焊后存在大量链状气孔的问题。分析了焊接接头的金相组织、力学性能及各合金元素的能谱分布。结果表明,焊态和热处理态的焊缝金属中主要均由板条马氏体组成,在电子束焊接过程中各主要的合金元素也未烧损,热处理态的焊缝抗拉强度较焊态略有下降,同时韧性有所提高。基于电子束焊接试验,成功试制了TBM模块盖板模拟件。     

低活化铁素体/马氏体钢厚板真空电子束焊接接头组织及性能分析

针对聚变堆氚增殖剂试验包层模块(TBM)结构材料CLF-1低活化铁素体/马氏体钢,进行真空电子束焊接试验,并对焊接接头的显微组织及力学性能进行分析研究。结果表明:采用电子束焊接的焊缝表面成形良好,无气孔、裂纹等焊接缺陷;焊接接头横截面呈典型的匙孔穿透焊缝形貌,焊缝金属显微组织为较粗大的板条马氏体,熔合线附近为马氏体、少量铁素体和魏氏体组织的混合组织;热影响区主要由马氏体和残余奥氏体组成,且晶粒尺寸大小由焊缝向母材依次减小。经710℃,210 min焊后热处理,焊缝区显微硬度均值为350 HV,存在明显的硬化现象;常温下接头平均抗拉强度为635MPa,断裂位置处于远离焊缝的母材侧,550℃高温抗拉强度均值为350 MPa,断裂位置在焊缝区;经180°侧弯试验,焊缝表面无肉眼可见裂纹,焊接接头具有较好的力学性能。     

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.     

低活化马氏体钢真空扩散焊接头力学性能

在不同焊接工艺参数下对低活化马氏体钢进行真空扩散焊接试验,分别对焊缝区进行光学显微观察(OM)与扫描电镜观察(SEM)分析,并对焊件进行力学性能测试. 结果表明,低活化马氏体钢的焊后组织主要为板条马氏体及少量的残余奥氏体,焊缝结合状况良好;在一定范围内提高焊接温度、延长保温时间可以提升接头抗拉强度,但过高的温度及保温时间会导致奥氏体晶粒粗化,损害接头的抗拉强度及冲击韧性. 经过焊后热处理(正火+回火)的接头抗拉强度相对于热处理前有所降低,但组织稳定性及冲击韧性有一定改善.     

低活化铁素体/马氏体钢的静态再结晶行为

在Gleeble-3500热模拟试验机上采用双道次压缩试验对低活化铁素体/马氏体（RAFM）钢在高温热变形道次间隔时间内的静态再结晶行为进行了研究,分析了不同间隔时间、变形温度、应变速率和变形量等因素对静态再结晶行为的影响。采用2%应力补偿法计算了不同变形条件下,钢的静态再结晶软化百分数。结果表明,在其它变形条件不变的情况下,道次间隔时间的延长、变形温度的升高、应变速率的增大及变形量的加大均加速静态再结晶软化行为的进行;RAFM钢静态再结晶激活能为293 335 J/mol,通过对试验结果进行回归建立了静态再结晶动力学模型,且模型计算值与实测值吻合良好。     

ODS钢搅拌摩擦焊接头的微观组织及其高温力学性能

采用搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)技术对氧化物弥散强化(oxide dispersion strengthen,ODS)铁素体钢进行了焊接,并对焊接工艺进行了优化. 当转速为150 r/min,焊接速度为30 mm/min时可以获得无焊接缺陷的ODS钢焊接接头. 结果表明,采用FSW焊接的ODS钢接头的微观组织出现明显的洋葱环结构,搅拌区为等轴再结晶晶粒,前进侧热机影响区表现出明显的塑性流动的特征,热影响区的晶粒较母材也发生了明显改变. 接头的高温拉伸性能偏低,但经过温度1 150 ℃,时间1 h的热处理后,其高温拉伸性能得到大幅提高,与母材拉伸性能接近.     

搅拌摩擦焊接头区域的摩擦磨损性能

通过测定失重量和摩擦力矩的波动情况，得出在不同工艺参数条件下试样的抗磨损性和摩擦系数的变化规律。实验结果表明：搅拌摩擦焊接头的摩擦磨损性能明显优于母材，当正压力从50N增加到100N时．母材的失重量增加近6倍，母材的失重量在同等加载情况下是焊缝的10-20倍。实验还表明搅拌摩擦焊接头的摩擦力矩较小并且波动平缓。     

搅拌摩擦焊接头区域的摩擦磨损性能

通过测定失重量和摩擦力矩的波动情况,得出在不同工艺参数条件下试样的抗磨损性和摩擦系数的变化规律。实验结果表明:搅拌摩擦焊接头的摩擦磨损性能明显优于母材,当正压力从50N增加到100N时,母材的失重量增加近6倍,母材的失重量在同等加载情况下是焊缝的10￣20倍。实验还表明搅拌摩擦焊接头的摩擦力矩较小并且波动平缓。     

铜板搅拌摩擦焊接头金相组织及力学性能

通过大量试验分析，在优化了铜板搅拌摩擦焊接工艺的基础上，分析了铜板搅拌摩擦焊接头的组织、性能及其与工艺参数的关系。研究表明：工业纯铜具有良好的搅拌摩擦焊接性能，优化工艺可获得超强于母材的搅拌摩擦焊接接头。焊合区金属在热力耦合作用下发生塑性变形，造成大量晶粒破碎，破碎的晶粒发生动态再结晶，热力影响区组织可以分成再结晶区、不完全再结晶区和动态回复区。     

GH4169高温合金惯性摩擦焊接接头的蠕变性能

研究了GH4169高温合金惯性摩擦焊接头的高温蠕变和持久性能,在595℃条件下,随着应力的增大,接头和母材在达到同一稳态蠕变速率ε时,接头承受的蠕变应力略小于母材;在断裂前,相对于母材,接头能承受更大的稳态蠕变速率.在650℃,承受较大应力水平时,GH4169惯性摩擦焊接头持久强度稍弱于母材,但差别很小;较低应力水平时,接头的持久强度则显著大于母材.     

搅拌摩擦焊接参数对5052铝合金焊接接头性能的影响

以5052铝合金为对象,研究搅拌摩擦焊接参数对其焊接接头性能的影响。结果表明,当搅拌头转速不断提高时,焊缝前进一定的距离内,主轴的转动次数变多,从而热输入量增多,便于焊缝的形成,但是输入量太大时,就会造成接头表面的黏度降低,导致焊缝表面出现大量微小颗粒。当搅拌头转速为800~1600r/min,焊接速度为80~560 mm/min,可以获得力学性能优良的焊接接头。搅拌头转速至800 r/min后逐渐趋于稳定,接头的抗拉强度约为197 MPa。     

AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头力学性能

成功实现了2．5mn厚AZ31镁合金的搅拌摩擦焊接。焊接参数的选择决定接头的力学性能，通过拉伸和弯曲试验，分析了焊接参数的选择对接头性能的影响。试验结果表明，当焊接速度为75～150mm／min，旋转速度为900～l500r／min之间时，可以得到性能好的接头。为简化焊接参数的选择，同时考虑焊接速度和旋转速度的相互影响。提出一个新的评定参数R/ε，即单位长度上的旋转次数，并分析R/v与接头性能之间的关系。结果表明，iv R/r=8～15时，接头性能良好，可知，当焊接速度和旋转速度的选择在一个比较合理的范围时，R／v可以作为搅拌摩擦焊接参数选择的依据。     

2014铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷分析

采用搅拌摩擦焊方法对8mm厚的2014铝合金进行了焊接，分析了接头缺陷的种类及形成原因。研究结果表明：搅拌头形状及焊接工艺参数对接头缺陷的形成具有重要影响；缺陷主要有孔洞、裂纹、飞边和沟槽四种；焊接缺陷的产生是由于在搅拌摩擦焊接过程中焊缝金属经历了不同的热机过程所致，过热或者塑性材料流动不足都会导致焊接缺陷的形成。     

惯性摩擦焊接头组织与性能分析

采用惯性摩擦焊方法进行了CH4169高温合金的焊接,用金相显微镜、扫描电镜下EDS分析和硬度试验等方法分析了接头组织和性能,结果表明：惯性摩擦焊焊缝与母材无明显界线,结合良好,焊缝成份均匀与母材基本相同,接头硬度分布均匀,为其在工程实际中的应用提供了有效而可靠的技术保证。     

低活化马氏体钢激光焊接工艺与性能研究

研究了不同激光焊接工艺下低活化马氏体钢的焊缝形貌、显微硬度、常温拉伸和-40℃冲击性能,并对冲击断口形貌进行了观察。结果表明,当焊接热输入分别为1.2、1.4和1.8 k J·cm~(-1)时,低活化马氏体钢焊接接头均未出现未焊透现象。随着焊接热输入的增加,焊接接头上下表面的焊缝熔宽均呈逐渐增加的趋势。不同焊接热输入下,焊接接头的抗拉强度和屈服强度都明显高于低活化马氏体母材,且断裂位置都在母材处,而断后伸长率与母材相当。焊接热输入为1.4和1.8 k J·cm~(-1)时,焊缝区-40℃冲击功略高于基材,而热影响区-40℃冲击功与母材相当。     

镁和钢搅拌摩擦焊接头组织分析

采用搅拌摩擦焊对镁合金(AZ31B)和钢(Q235)异种材料进行焊接,通过优化工艺参数获得最佳成形接头,并采用光学显微镜对接头显微组织进行观察,通过SEM沿板厚方向分析焊核与钢侧界面不同位置的微观形态.结果表明,镁/钢连接紧密,焊核勺子状区与镁侧分界面明显,晶粒较母材晶粒明显长大;钢侧热力影响区受机械和热的复合作用,组织不均匀,既有等轴晶组织也有条状组织,镁侧热力影响区不明显;镁热影响区晶粒粗化较钢侧严重.接头横截面钢侧显微硬度距离焊核越近硬度值越高,焊核硬度分布不均,局部区域硬度很高,最高为324.7 MPa,镁侧硬度值较均匀.