焊接热输入对2219薄板铝合金焊接接头性能的影响

针对2219薄板铝合金,采用不同焊接热输入的TIG焊开展了对比试验,分析了焊接接头的力学性能、组织形貌和断裂特征。研究结果表明,单道焊比双道焊的接头抗拉强度的平均值提高了19.6%,断后伸长率基本相同;双道焊的接头在熔合线附近,焊缝区形成柱状枝晶,组织大小不一、形状不规则,热影响区晶粒粗化,几何形态变化,组织形态不均匀,接头在焊接温度升高时,晶粒粗化,强度降低,断口呈现了沿晶界撕裂扩展的痕迹,局部呈“河流花样”特征;单道焊的接头在熔合线附近,焊缝区等轴晶分布较多,组织均匀一致,晶粒细小,接头在经历了加热、快速冷却、常温放置后,强化相溶于固溶体,Cu原子扩散、聚集,产生点阵畸变,晶粒得到细化,强度升高,断口呈现了典型的塑形断裂痕迹,韧窝形态明显。     

焊接热输入对高强铝合金接头组织和性能的影响

采用MIG焊接工艺对2519高强铝合金进行焊接,研究了焊接热输入对焊缝组织、力学性能以及断裂特征的影响.结果表明,随着焊接热输入的增加,焊缝中心二次枝晶间距随之增加,焊缝中心溶质元素的含量随之减少,时效后焊缝中心析出的θ'相数量随之减少而尺寸随之增加,且晶界共晶组织由不连续短棒状弥散分布转变成长条状连续网络状分布,导致其断裂类型由穿晶断裂转化为沿晶断裂.接头的抗拉强度也随着焊接热输入的增加明显降低,时效后小热输入下接头的强度提升幅度更大.     

焊接热输入对ADB610钢焊接接头组织性能的影响

采用三种焊接热输入对新开发的低碳贝氏体ADB610钢进行焊接,对其焊接接头的微观组织和力学性能进行了试验研究.结果表明,焊接接头的母材区、焊缝区和热影响区组织均为铁素体和贝氏体,在铁素体和贝氏体上还弥散分布着渗碳体;焊接热输入对焊缝区组织和冲击性能影响显著,过大的焊接热输入会使焊缝区贝氏体含量减少,铁素体含量增大,晶粒变粗大,冲击韧性明显降低.     

2219厚板铝合金VPTIG焊接接头组织及性能

针对15 mm厚板2219铝合金板材对接,提出了一种适合于大厚度铝合金的VPTIG焊接工艺方法,该方法通过设计新型坡口形式,优选“打底+盖面1+盖面2”的焊接工艺,实现单面焊双面成形。试验结果表明,焊缝成形良好,焊缝质量达到一级焊缝水平;焊缝中心组织为均匀等轴树枝晶,盖面焊缝比打底焊缝晶粒更加细小密集,熔合区中组织晶粒大小不一,其中在熔化边界存在一个狭小的非枝晶等轴区,热影响区晶粒则发生了明显的长大;接头常温抗拉强度能达到母材的60%,断后伸长率大于4%,断裂路径均沿打底焊缝和盖面焊缝熔合区,与熔合区组织不均匀、溶质偏析造成熔合区性能薄弱有关。     

2219铝合金焊接接头晶间腐蚀行为

采用晶间腐蚀试验及极化曲线测试方法对2219铝合金母材、搅拌摩擦焊（FSW）及钨极氩弧焊（TIG）接头的腐蚀行为进行分析,借助金相显微镜、激光共聚焦显微镜、体视显微镜、扫描电镜及能谱仪分析腐蚀形貌及腐蚀产物.结果表明,2219铝合金母材及焊接接头的腐蚀行为主要与析出相有关,Al₂Cu的析出导致贫铜的无沉淀带作为阳极优先溶解.母材的抗晶间腐蚀能力最差,由表面点蚀开始,沿轧制方向逐渐发展为剥落腐蚀;TIG焊次之,表现为网状晶间腐蚀;FSW焊最低,焊核表现为点蚀,散落分布于表面.     

热输入对921A钢焊接接头性能及显微组织的影响

以10 kJ/cm、15 kJ/cm、20 kJ/cm三种不同焊接热输入焊接921A低合金高强钢,研究焊接热输入对焊接接头组织及力学性能的影响。研究结果表明,随着焊接热输入的增大,焊缝中晶粒尺寸增大,针状铁素体增多;热影响区晶粒长大的趋势亦随着热输入变化明显;热影响区粗晶区在焊接热循环的作用下变化明显,其组织均由板条马氏体和贝氏体组成。在不同热输入条件下焊接热影响区出现软化现象,且随着焊接热输入的增加,焊接热影响区软化问题越突出。通过拉伸试验表明焊接热输入在10~20 kJ/cm条件下,焊接接头获得了较高的强度。     

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.     

热处理工艺参数对2219铝合金焊接接头残余应力的影响

采用X射线衍射法对不同热处理参数下的2219铝合金TIG焊接头残余应力进行测试与分析,研究了退火温度、保温时间及冷却方式对接头残余应力的影响.结果表明,随着退火温度的上升和保温时间的延长,接头残余应力下降幅度增大;当退火温度为350 ℃保温时间2h时,焊缝附近区域及焊缝中段横向应力及远离焊缝区域纵向应力方向发生改变,残...     

热输入对800 MPa级钢接头组织及性能的影响

系统研究了焊接热输入对新一代800MPa级高强度结构钢(RPC钢)焊接接头组织及力学性能的影响。研究结果表明，采用最新研制的超低碳贝氏体焊丝焊接800MPa级RPC钢获得了强韧性匹配良好的焊接接头；焊缝一次柱状品的宽度随热输入的增加而增大，焊缝金属二次组织中基本上消除了先共析铁素体和侧板条铁素体，组成焊缝的基本类型为板条贝氏体、针状铁素体和粒状贝氏体；随着热输入的增大，焊接接头的抗拉强度逐渐降低，而低温冲击韧度则先升高，然后又下降；在热输入为20kJ／cm时焊缝金属低温韧性出现峰值与焊缝获得细小密集的针状铁素体组织有关。     

2219铝合金焊接接头的力学性能和裂纹扩展行为分析

以2219铝合金为对象,对其焊接接头的力学性能和裂纹的扩展行为进行研究。结果表明,焊缝处各区域的抗裂纹扩展能力基本一致,由于焊缝处组织以及力学性能具有不均匀性,所以裂纹的扩展方向不确定。     

不同焊接工艺下2219铝合金TIG焊接头性能分析

针对2219铝合金的对接TIG焊,采用单面两层焊和两面三层焊的工艺方法开展了对比试验,分析了焊接接头形貌和组织性能。研究结果表明,两种工艺方法均可以获得良好的焊缝成形,力学性能满足结构设计要求;两面三层焊比单面两层焊的焊接接头抗拉强度和断后伸长率的平均值分别提高了1.7%和33.3%,抗拉强度基本相同,断后伸长率得到了大幅提升;相比于单面两层焊,两面三层焊的背部封底焊接增加了背部焊缝宽度,背部熔合线的形状以及与水平方向的夹角都发生了变化;两种工艺方法的焊接接头各区域组织特点鲜明,相同区域的微观形貌相差不大;在焊缝背部相同位置,两种工艺方法的硬度值曲线走向趋势相同,封底焊增大了过时效软化区的宽度,提高了焊接接头的断后伸长率。     

不同热处理状态2219铝合金TIG焊接头组织性能分析

采用“直流氦弧打底+交流氩弧盖面”的两层TIG自动焊进行了2219CYS与2219C10S的焊接,分析了不同热处理状态焊接接头的组织及成分,进行了接头常温及低温（-196℃）拉伸试验及断裂行为研究.结果表明,2219C10S和2219CYS母材组织均为α（Al）基体上分布着Al₂Cu强化相,但母材显微组织形态存在较大差异.焊缝和部分熔化区晶界上分布着条网状α+θ共晶,内部为颗粒状α+θ共晶,固溶到基体中的Cu元素含量分布不均匀.接头断裂起源于CYS侧紧邻打底焊熔合线的部分熔化区,之所以在CYS侧启裂与母材强度、晶粒尺度、晶粒取向及晶界偏析有关.     

2219铝合金与不锈钢惯性摩擦焊接接头组织与力学性能

异种金属的连接可实现节能、经济及减重的目标,成为航空航天、造船、铁路运输等领域的研究热点之一;而铝合金与不锈钢物理化学性能差异明显,成为异种金属中最难实现的连接接头之一。采用惯性摩擦焊接技术进行2219铝合金与不锈钢回转体的连接,分析不同焊接工艺参数下铝钢惯性摩擦焊接接头的显微组织与力学性能。结果表明,惯性摩擦焊接使铝钢接头铝合金一侧形成了细晶区和拉长晶区;EDS结果显示焊接界面处发生了Fe、Al等元素扩散。硬度测试结果表明,在连接界面处-0.6~+0.15 mm范围内硬度值发生了明显的阶跃变化,该区域为受焊接热及变形作用的主要区域,硬度值高于母材。合理焊接工艺下获得的2219铝合金与不锈钢接头拉伸强度为235~300 MPa。铝钢惯性摩擦焊接断口以脆性断裂为主。     

2219-T87铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊方法对8mm厚2219-T87铝合金进行了焊接.对接头的宏观形貌、微观组织、显微硬度及断口形貌进行了分析.结果表明,焊核区为细小的等轴晶粒,晶粒尺寸远小于母材;热机影响区发生了弯曲变形;热影响区组织出现了明显粗化.前进边热机影响区和焊核区形成明显分界线,后退边相对模糊.搅拌摩擦焊对接头各区域沉淀相分布形态有重要影响.接头室温拉伸强度可以达到母材的70%以上.沿焊缝横截面的显微硬度的分布显示,硬度最低点位于后退侧热影响区区域,断裂位置位于后退侧热影响区处,接头的断裂形式为韧性断裂.     

焊后热处理对2219-T6铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

采用搅拌摩擦焊方法对2219-T6铝合金进行焊接,对焊接接头的宏观形貌、显微组织、拉伸强度、显微硬度进行了分析。结果表明,焊核区组织为细小的晶粒,热机影响区组织为弯曲变形的晶粒,热影响区组织出现了明显粗化。接头室温拉伸强度可以达到母材的75%左右,接头强度低于母材的原因主要归结为金属的塑性损伤、缺陷的产生和热影响区的软化。通过固溶及时效方法并兼顾再结晶过程的热处理工艺可以回复接头塑性、消除软化,达到改善接头性能的目的。     

2219-O铝合金的搅拌摩擦焊接

对2219-O铝合金进行了搅拌摩擦焊接,采用光学显微镜分析了接头的微观组织,采用拉伸试验方法评价了接头的力学性能.微观分析表明,在热机循环的共同作用下,焊核区(WNZ)发生了动态再结晶,形成了细小的等轴晶粒,并且沉淀相的数量较其它各区有所增加;热机影响区(TMAZ)晶粒被拉长、弯曲,发生了动态回复和部分再结晶,晶粒内部开始有新的晶粒生成;热影响区(HAZ)的晶粒发生粗化.力学性能测试结果表明,当转速为800r/min,焊接速度为200～400 mm/min时,接头与母材等强度,断裂发生在母材区;当焊接速度大于400mm/min时,接头的抗拉强度很低,断裂发生在缺陷处.     

两种热处理状态2219铝合金对接接头补焊特性

开展了运载火箭贮箱用2219铝合金CYS与C10S两种热处理状态VPTIG接头补焊研究,通过试验对补焊接头力学性能及微观组织进行分析。结果表明,焊接接头随补焊次数的增加,接头常温、低温断后伸长率均有不同程度的下降,一次补焊、二次补焊低温断后伸长率下降幅度分别为16.7%,24.6%。拉伸过程中,试样断裂位置均发生在焊接接头CYS侧熔合区,2219铝合金CYS态一侧熔合区晶粒度明显大于C10S态一侧。微观组织分析表明,接头力学性能下降的原因为补焊热循环导致共晶相发生晶间偏析,晶间的脆性共晶相长大,热影响区组织晶界相较母材原始组织同样发生长大现象,焊核区枝晶数量增加,熔合区、热影响区组织不同程度的长大共同导致了接头断后伸长率降低。     

高频感应加热处理对2219铝合金TIG焊接接头残余应力的影响

采用变极性TIG焊接方法焊接8 mm厚2219铝合金板材,利用高频感应加热技术对焊接接头分别进行90 ℃,140 ℃,190 ℃的热处理。热处理前、后采用X射线衍射法测试2219铝合金TIG焊接接头残余应力,分析了接头的微观组织与力学性能。结果表明,经140 ℃,190 ℃热处理后,焊接残余应力下降趋势明显,经90 ℃热处理后,残余应力下降幅度较小。与未热处理接头相比,经高频感应热处理后,焊接接头的微观组织、拉伸性能与硬度分布无明显变化。     

2219铝合金厚板搅拌摩擦焊接温度场数值模拟

通过已建立的数学模型利用ANSYS软件,对14mm厚2219铝合金搅拌摩擦焊接过程(搅拌头插入阶段和焊接稳定阶段)中的温度场进行数值模拟,并与在焊缝相应位置埋入热电偶检测结果进行对比分析.试验发现,搅拌头插入阶段焊缝的温度变化与焊接速度无关,开始阶段升温速率最大;焊接稳定阶段,沿板厚度方向呈现上宽下窄、上高下低的温度梯度分布趋势.两个阶段都是旋转频率越高,焊缝的峰值温度越高.结果表明,温度场模拟与试验检测结果基本吻合,数学模型正确.     

Electron beam welding of SiCp/2024 and 2219 aluminum alloy

SiC_p/2024 matrix composites reinforced with SiC particles and 2219 aluminum alloy were joined via centered electron beam welding and deflection beam welding, respectively, and the microstructures and mechanical properties of these joints were investigated. The results revealed that SiC particle segregation was more likely during centered electron beam welding (than during deflection beam welding), and strong interface reactions led to the formation of many Al₄C₃ brittle intermetallic compounds. Moreover, the tensile strength of the joints was 104 MPa. The interface reaction was restrained via deflection electron beam welding, and only a few Al₄C₃ intermetallic compounds formed at the top of the joint and heat affected zone of SiC_p/Al. Quasi-cleavage fracture occurred at the interface reaction layer of the base metal. Both methods yielded a hardness transition zone near the SiC_p/2024 fusion zone,and the brittle intermetallic Al₄C₃compounds formed in this zone resulted in high hardness.