TIG与FSW焊接工艺下2219铝合金疲劳裂纹扩展性能研究

目的 研究钨极惰性气体保护焊（TIG）和搅拌摩擦焊（FSW）对2219铝合金焊接接头疲劳性能的影响,并探究这2种不同焊接技术条件下焊接接头疲劳裂纹的产生与裂纹扩展原理,了解2种焊接接头的抗裂纹扩展能力,为工程实践应用提供数据参考。方法 采用疲劳裂纹扩展试验方法,测试上述2种焊接工艺条件下焊缝金属和热影响区组织的疲劳裂纹扩展速率da/d N和阈值,使用光学显微镜和扫描电子显微镜观察并分析金相组织和疲劳断口形貌特征。结果 疲劳裂纹倾向于沿裂纹处萌生,裂纹的存在成为主要的裂纹扩展源头,有利于加速裂纹向前延伸。热影响区由于组织结构不均匀,不同位置的晶粒尺寸存在明显差异,疲劳裂纹扩展路径倾向于沿靠近焊缝一侧向靠近母材区域扩展。TIG焊接工艺下焊缝金属和热影响区的裂纹扩展速率明显低于FSW焊接工艺下的焊缝金属和热影响区,与此同时,TIG焊接接头表现出优良的抗疲劳裂纹扩展性能。结论 通过此研究,建议2219铝合金焊接接头采用TIG焊接工艺,抗疲劳裂纹扩展效果更佳。     

铝合金中厚板焊接接头显微组织及其疲劳损伤

采用熔化极惰性气体保护焊焊接了厚度为12 mm的7N01-T5铝合金板,分析了焊接接头的显微组织,并对焊接接头进行了拉伸及疲劳试验.用能谱分析法确定了疲劳条带间的二次相为含Fe相,提出了一种二次相所致的疲劳微裂纹萌生模型,解释了在疲劳条带间第二相处的微裂纹萌生原因.结果表明:焊接接头的抗拉强度为259 MPa,延伸率为...     

GH4169合金焊接接头高温疲劳裂纹扩展性能试验研究

对GH4169合金焊接接头在650℃下的疲劳裂纹扩展性能进行了测试和分析.结果表明,疲劳裂纹扩展速率、初始裂纹尺寸、裂纹容限和温度对焊接接头的疲劳裂纹扩展寿命都有影响.母材及焊缝的疲劳裂纹扩展速率和裂纹容限均有较大的差异.     

6061-T6 铝合金激光焊接接头腐蚀疲劳裂纹扩展

目的研究6061-T6铝合金激光焊接接头的腐蚀疲劳裂纹扩展特性,并分析裂纹扩展的影响因素。方法利用光纤激光器,焊接尺寸为150 mm×100 mm×4 mm(焊接方向、横向、熔深方向)的6061-T6铝合金,采用SE(B)三点弯曲疲劳裂纹扩展试验并利用连续降K法,分别在空气和人工海水中进行疲劳裂纹扩展试验,通过使用金相显微镜(OE)和扫描电子显微镜(SEM),对金相结构进行观测分析。结果同样工艺参数的焊接接头,在海水中疲劳裂纹门槛值(4.063 016 MPa·m~(0.5))大于空气中的门槛值(3.479 166 MPa·m~(0.5));在疲劳裂纹扩展中速区(da/dN10~(-5) mm/cycle)时,海水焊接接头疲劳裂纹扩展速率大于空气中的,低速区(da/d N10~(-5) mm/cycle)则小于在空气中的。结论成形良好的焊缝、晶粒细小的焊缝组织有助于接头疲劳裂纹扩展性能的提高;中速区,海水中疲劳裂纹扩展速率偏大,主要是由腐蚀条件下焊缝裂纹尖端阳极溶解和交变载荷共同作用导致;低速区,海水中疲劳裂纹扩展速率偏小,主要原因是腐蚀产物堆积于疲劳裂纹扩展尖端,产生较强裂纹闭合效应。     

HT80钢焊接接头在几个应力比之下的疲劳裂纹扩展速率和门槛应力强度因子

采用200毫米宽的中心裂纹试样测量了焊接接头和基体金属的疲劳裂纹扩展速率和门槛应力强度因子。业已发现,不管裂纹在哪种区域扩展(即热影响区和焊缝金属区)和采用何种焊接工艺(埋孤焊和金属极气体保护电孤焊),焊接接头的疲劳裂纹扩展速率都是相似的。然而,焊接接头的疲劳裂纹扩展性能要比基体金属的差。通过对裂纹闭合情况的观察,揭示了这样的事实:疲劳裂纹在整个加载过程中是完全张开的,这是由于焊接接头中间部分的残余应力分布处于拉伸状态之故。这种观察也解释了应力比对焊接接头疲劳裂纹扩展性能的影响不大及以焊接接头的疲劳裂纹扩展性能之所以比基体金属的差的原因。     

氧化膜对6082铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能的影响

对6 mm厚的6082-T6铝合金进行两种表面处理然后实施搅拌摩擦焊接,研究了对接面氧化膜对接头组织和疲劳性能的影响。结果表明,进行速度为1000 mm/min的高速焊接时,对接面未打磨和打磨的接头焊接质量都良好,接头强度系数达到81%;两种接头的疲劳性能基本相同,疲劳强度均为100 MPa;少数样品在焊核区外断裂,大部分样品在热影响区断裂。与接头相比,两种接头焊核区的疲劳性能有所提高,均为110 MPa,在疲劳测试中裂纹并未沿“S”线萌生和扩展。     

2219铝合金TIG和FSW接头力学及疲劳性能

目的 研究钨极氩弧焊(TIG)和搅拌摩擦焊(FSW)对2219铝合金(母材)力学及疲劳性能的影响。方法 通过拉伸试验,得到了母材、TIG和FSW接头的抗拉强度和伸长率;通过疲劳性能试验测试了母材、TIG和FSW接头在不同应力下相应的疲劳寿命,根据疲劳试验结果绘制了其试样的S-N曲线;使用扫描电子显微镜观察并分析了疲劳断口的形貌特征。结果 未焊接的铝合金母材抗拉强度和伸长率最高,分别为506 MPa和15.92%;TIG接头抗拉强度和伸长率分别为330 MPa和7.65%,FSW接头抗拉强度和伸长率分别为310 MPa和8.74%。母材、TIG和FSW接头等3种疲劳试样在2×10⁶次循环下的疲劳强度分别为129、108、115 MPa,其疲劳断口均可分为裂纹源区、裂纹扩展区和瞬间断裂区,疲劳裂纹分别起始于试样表面的局部变形区、第二相夹杂物和“吻接”缺陷。疲劳裂纹扩展区的主要形貌为疲劳辉纹和二次裂纹,瞬间断裂区以脆性断裂为主。结论 TIG和FSW等2种焊接工艺均导致了2219铝合金的强度、塑韧性和疲劳性能降低,其接头表面的第二相夹杂物和“吻接”缺陷促进了疲劳裂纹的萌生。     

船用吊杆0Cr16Ni5Mo不锈钢的焊接

概述了与0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢配套的焊接材料、焊后热处理制度以及适用的焊接工艺。试验选定采用M831A焊条,双U型坡口双面对称焊,焊后进行950℃/2h油淬+500℃/10h回火,得到的焊接接头性能完全达到指标要求。     

焊前及焊后热处理对TC11钛合金线性摩擦焊接头组织性能的影响

目的 研究焊前及焊后热处理（950 ℃+1 h+AC/540 ℃+6 h+AC）对TC11钛合金线性摩擦焊接头组织演变和力学性能的影响。方法 采用光镜、扫描电镜、显微硬度及拉伸试验对不同热处理条件下的接头进行了组织分析和力学性能测试。结果 金相结果表明,焊前热处理对焊接过程中接头的组织演变影响较小。在焊态和焊前热处理接头的焊接中心区域（WCZ）观察到类似的马氏体组织,但明显的热影响区域只能在焊前热处理接头中找到。焊后热处理后,WCZ中的马氏体组织转变为网篮组织,热力影响区（TMAZ）的初生α和转变β晶粒均有一定程度的长大。力学性能结果表明,焊前热处理可以提高整个接头的显微硬度,但硬度分布趋势与焊态接头的分布趋势相似。结论 焊后热处理可以降低WCZ和TMAZ的显微硬度,但母材的显微硬度有所提高。焊前和焊后热处理都可以提高接头抗拉强度,但会降低接头伸长率,特别是在焊前热处理条件下。     

工程机械用钢焊后疲劳断裂特性研究

为了研究高强钢在工程机械焊接结构中的疲劳特性,对HQ70、1E0170和WH60钢焊接接头的疲劳裂纹扩展特性进行了较系统的研究。研究中应用了一种柔度法疲劳裂纹自动测量系统进行裂纹长度测量。用三点弯曲试样对这些焊接结构的疲劳特性进行研究。用三参数方程和Paris公式回归得出这些钢种焊缝的裂纹扩展规律及门槛值,对研究结果进行讨论。HQ70钢焊接件的疲劳特性较其它两种钢都好。焊接质量对疲劳裂纹扩展特性影响很大。由于焊接接头的裂纹扩展速率波动较大,测量门槛值时应特别小心。     

疲劳裂纹在奥氏体／铁素体异种钢接接头中的扩展行为

采用三点弯曲试样研究了疲劳裂纹在奥氏体 /铁素体异种钢焊接接头中的扩展行为与显微组织的关系 ,测得疲劳裂纹在 Cr2 5 Ni13/ 13Cr Mo44异种钢焊接接头中的扩展速率 da/ d N,并且讨论了疲劳裂纹扩展与显微组织之间的关系。实验结果表明 ,疲劳裂纹在异种钢焊接接头熔合区中扩展的路径 ,是接头中韧性最低的热影响区过热区 ,裂纹在铁素体材料侧 ,跟随熔合线并平行于熔合线 5～ 2 5 μm扩展 ,而马氏体层对疲劳裂纹有较大的抗力 ,疲劳裂纹的扩展路径主要受组织韧性的控制。疲劳裂纹在 Cr2 5 Ni13/ 13Cr Mo44异种钢接头的扩展速率为 :da/ d N=7.0 7× 10 - 1 3(△ K ) 3.86 3     

高强船体钢双丝埋弧焊焊接接头CTOD试验研究

根据GB／T2358—1994标准,对16ram厚的高强船体钢焊接接头的焊缝中心-40℃的裂纹尖端张开位移（CTOD）进行测试,绝大部分试样的断裂韧性值是有效合格的,其CTOD值大于0．15mm,符合DNV验收标准。试验结果表明,在给定的双丝埋弧焊接工艺下,该钢种焊缝低温韧性好。该钢种中等厚度双丝埋弧焊焊接接头可以在不进行焊后热处理的情况下使用。     

1Cr18Ni9与16MnR异种金属接头的耐腐蚀性能

为了研究1cr18Ni9和16MnR异种金属焊接接头的耐腐蚀性能,将焊态和经650℃、2 h焊后热处理的异种金属焊接接头试样放在浓度为10%NaOH溶液中进行腐蚀试验,分别对焊态和经650℃、2 h热处理后的腐蚀试样进行了EDS分析、腐蚀速度计算、电化学腐蚀以及显微硬度测试.研究结果表明:经650℃、2 h焊后热处理的金属接头的腐蚀速度比焊态金属接头的腐蚀速度显著增加;焊接接头在经过650℃、2 h焊后热处理,熔合区金属中有新合金相析出,使接头的耐腐蚀性能显著降低.     

焊趾TIG重熔对钛合金T型接头疲劳性能影响

研究了焊趾TIG重熔对钛合金T型接头疲劳性能的影响,结果表明,经过焊趾TIG重熔和喷淋激冷处理后,焊趾部位残余应力可降低32%;在2×10~5疲劳次数循环基数下,焊趾重熔+喷淋激冷处理后接头疲劳强度可提高4倍;在260 MPa应力值水平下,焊趾重熔+喷淋激冷处理后,接头疲劳寿命提高3.3倍;焊趾重熔+喷淋激冷处理并进行超声波冲击消应力后,接头疲劳寿命提高9.9倍,疲劳性能明显优于采用两种方法单独进行处理时的接头疲劳性能。     

搅拌摩擦与氩弧焊铝合金接头疲劳性能的比较

建立了铝合金焊接接头的S-N曲线,对比分析了搅拌摩擦和氩弧焊两种工艺对其焊接接头疲劳性能的影响,结果表明:在载荷相同的条件下,铝合金搅拌磨擦焊接接头的疲劳性能优于氩弧焊接头,搅拌摩擦焊接头的疲劳寿命N=106次的疲劳强度为59-65 MPa,搅拌摩擦焊接接头具有比氩弧焊接头更为细小的晶粒和狭窄的焊接热影响区,阻碍了滑移带的形成和裂纹的扩展,从而提高了接头的疲劳性能,铝合金焊接接头的缺陷是主要的疲劳裂纹源.     

喷丸改性对7050铝合金FSW接头性能的影响

对5 mm厚的7050铝合金搅拌摩擦焊接头进行喷丸表面改性处理,并对喷丸前后的接头进行残余应力测量、低周疲劳裂纹扩展试验,研究喷丸改性对焊接接头残余应力分布和焊核区、热影响区疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明,喷丸处理提高了接头表面粗糙程度,但接头表层及近表层产生硬化层,二次喷丸处理后的表层硬度值达198HV。二次喷丸最高硬度值比焊接态高33.1%。喷丸引入的残余压应力随喷丸次数增加而增大,最大压应力值位置也移向板材更深处。焊核区、热影响区疲劳裂纹扩展速率相对焊接态均降低,表明喷丸改性提高了接头两微区抗疲劳断裂的能力。     

6082-T6/7075-T6异种铝合金搅拌摩擦焊接接头的疲劳性能研究

为提高异种高强度铝合金焊接接头在复杂交变载荷作用下的服役可靠性,采用疲劳极限测量、疲劳断口形貌分析、金相分析和显微硬度测试等方法,研究了6 mm厚的6082-T6/7075-T6异种铝合金搅拌摩擦焊接接头疲劳性能及疲劳断裂的影响因素.结果 表明,1200 r/min、80 mm/min条件下,焊接接头疲劳极限为107.5 MPa.110 MPa疲劳载荷下,疲劳裂纹起源于前进侧(6082-T6)的焊核区与热机械影响区(TMAZ)交界位置的试样棱边尖角附近.这是由于焊接热循环导致β"相转变为β'相并粗化形成软化区、试样表面存在脆性第二相、2种材料在焊核区与热机械影响区交界处混合不均匀引起的应力集中,以及试样棱边尖角引起的应力集中等几种因素共同叠加作用所致.     

船用10Ni5CrMoV高强钢的疲劳性能

通过对三轴疲劳加载试验后带有裂纹的10Ni5CrMoV钢T型焊接节点试样进行金相、硬度、断口试验,利用光学显微镜、扫描电镜对低合金高强钢10Ni5CrMoV的焊接接头的组织、结构和性能进行分析,并结合有限元方法研究其对疲劳特性的影响。分析结果表明:10Ni5CrMoV钢的组织主要为回火索氏体,焊接接头有明显的分区界限,各区的硬度不同,断口呈现韧性断裂的形貌。进一步研究表明,热影响区硬度高于母材区和焊缝区,断口含有孔洞、夹杂等缺陷,裂纹扩展路径受组织和外力影响较大,疲劳寿命对应力集中比较敏感。利用有限元模拟方法计算得到焊趾根部弯曲疲劳寿命,分析结果与试验有较好的吻合程度。因此,改善热处理工艺,改进结构设计,可以提高低合金高强钢10Ni5CrMoV的疲劳特性。     

60Si2Mn钢摩擦焊后热处理工艺的改进

对60Si2Mn钢摩擦焊焊接接头热处理后的组织和性能进行了研究,通过显微镜(OM)观察焊缝的界面层显微组织形貌特征,分析了热处理工艺对焊接接头性能的影响.结果表明:该钢摩擦焊焊接接头为珠光体+铁素体+马氏体组织,组织不均匀.经正火预处理后,焊接接头为细小粒状珠光体,再进行淬火加回火处理,组织均匀,为回火索氏体,焊缝下屈...     

Comparison of fatigue properties between friction stir welds and TIG welds

对比分析了搅拌摩擦和氩弧焊两种工艺方法对铝合金焊接接头疲劳性能的影响,建立了焊接接头的S-N曲线,结果表明：在相同的载荷条件下,搅拌磨擦焊接接头的疲劳性能优于氩弧焊接头。搅拌摩擦焊接头疲劳寿命N=106次的疲劳强度值约为59~65MPa之间。对焊接接头显微组织的分析表明：搅拌摩擦焊接接头具有比氩弧焊接头更为细小的晶粒和狭窄的焊接热影响区,阻碍了滑移带的形成和裂纹的扩展,从而提高了接头的疲劳性能。TIG焊接接头疲劳端口分析显示,焊接缺陷是主要的疲劳裂纹源。