Ti-6Al-4V合金T型接头双光束激光焊接焊缝成形、组织及力学性能（英文）

采用双光束双侧同步填丝焊接的方法制备Ti-6Al-4V合金T型接头,并对焊缝成形、组织、力学性能及其相互关系进行研究。结果表明,试验获得了质量良好的焊缝,未出现不连续、焊瘤、可见的裂纹及气孔等缺陷,同时发现其与焊接过程中稳定的熔池行为及良好的熔滴过渡有关。从接头截面可以发现,蒙皮及筋条侧热影响区的形状完全不同。热影响区和熔合区的组织包含针状马氏体α′相。热影响区及熔合区的显微硬度均高于母材,且在筋条侧靠近融合区的热影响区处显微硬度最大。沿蒙皮及筋条方向的拉伸试样均断裂于母材处,其断裂方式为延性断裂。     

大厚度TC4钛合金超窄间隙激光填丝焊接头组织性能研究

采用激光填丝焊接方法进行96 mm厚TC4钛合金板超窄间隙焊接,并对焊接接头进行了组织和性能分析。研究发现:焊缝整体呈钉形,没有出现气孔、裂纹及侧壁未熔合等焊接缺陷;焊缝区域主要由大量细长针状α’马氏体相互交织构成;焊接接头上中下3部分热影响区宽度、焊缝区域中α’马氏体板条宽度和位错密度呈递减趋势;焊接接头下部焊缝区域的α’马氏体晶界取向差在55°~65°的大角度晶界分布较中部和上部焊缝区域组织中略少一些;上中下3部分焊接接头中的焊缝区域显微硬度均明显高于热影响区和母材;沿壁厚方向焊接接头的抗拉强度与母材相当,焊接接头断裂位置均位于硬度值较高的焊缝处;最大局部应变出现在焊接接头下部中靠近母材的焊缝区域,局部应变值达到26.3%,而最小的局部应变值出现在焊接接头上部靠近母材的焊缝区,局部应变值约为14.5%。     

5052铝合金双光点激光焊接组织与性能

双光点激光焊接能够明显改善铝合金在激光焊接时容易产生气孔、咬边等焊接缺陷的情况且焊接过程稳定,是近几年焊接工作者研究较多的新兴焊接方法。在对5052铝合金进行双光点激光焊接工艺研究基础上,着重对2．0mm厚5052铝合金双光点激光焊接接头组织与性能进行了研究。观察了单、双光点激光焊接接头组织,并测试了焊接接头各区域的显微硬度及室温拉伸力学性能,观察了断口形貌。结果表明,双光点激光焊接接头组织得到细化,接头各区域硬度高于母材,但低于单激光焊接接头。焊接接头抗拉强度略高于单激光焊接接头及母材,断后伸长率相差不大。     

TC4钛合金激光锁面对接焊的微观组织及力学性能研究

采用激光焊接技术对TC4钛合金工字型法兰底板与蒙皮进行了锁面对接焊,研究了焊接接头的宏观成形、微观组织和力学性能。结果表明,采用激光锁面对接焊工艺的接头成形良好,没有咬边、裂纹和气孔等缺陷。焊缝组织为针状马氏体α′相和分布在原始β晶界的α相,热影响区由初生α相、针状马氏体α′相以及少量β相组成。焊缝和热影响区的硬度高于母材,最大硬度出现在热影响区靠近焊缝处。锁面对接接头拉伸性能良好,试样断于母材处,采用激光锁面对接焊工艺可以对工字型法兰底板与蒙皮进行高性能连接。     

高比分SiCp/2024铝基复合材料激光原位焊接头断裂行为

以Ti-6Al-4V合金作为中间层对45%(体积分数)的SiCp增强铝基复合材料进行激光原位焊接,对比分析了不同焊接条件下的接头断裂行为.结果表明,钛夹层厚度为0.5 mm时,有利于获得成形良好、界面结合性紧密的接头.接头断裂位置位于焊缝中心,抗拉强度可达母材强度的50%,此时的断裂机制为准解理断裂;钛夹层厚度增加到0.8 mm时,焊缝中易出现气孔、未熔合缺陷,界面反应也不充分,接头断裂位置位于接头界面,抗拉强度较低,断裂机制多为脆性断裂.     

2A97铝锂合金激光焊T形接头组织及性能

采用异种模式与同步模式双光束DISK激光焊接1.5 mm厚的2A97-T3铝锂合金T形接头,对比研究两种模式T形接头的微观组织,硬度分布和拉伸性能.结果表明,两种模式接头的焊缝区显微硬度仅为母材的61%~67%,但异种模式接头深熔焊缝的显微硬度偏高,表明沉淀相的溶解使焊缝区出现软化,而热导焊过程对深熔焊缝有强化作用.异种模式T形接头蒙皮和桁条的抗拉强度分别为415和337 MPa,为母材的84.8%和68.9%;而同步模式分别达到母材的90.6%和59.4%.异种模式T形接头蒙皮和桁条拉伸均断在热导焊缝的过渡区,表明热导焊缝过渡区是异种模式T形接头最薄弱区域.     

热输入对双光束激光焊接Ti-6Al-4V合金T型接头焊接过程、焊缝成形、组织及力学性能的影响

采用双光束同步激光填丝焊接的方法制备了Ti-6Al-4V合金T型接头,使用高速摄像机拍摄了焊接过程图像并研究了热输入对焊接过程稳定性、焊缝成形、组织及力学性能的影响。试验结果表明,热输入显著影响熔池行为和填丝焊接熔滴过渡,进而影响T型接头焊缝形貌及质量。随着热输入的增加,T型接头组织发生变化,晶粒尺寸变大。热影响区及焊缝处的马氏体使得这2个区域的显微硬度高于母材。另外,沿蒙皮方向及筋条方向的抗拉伸强度随着热输入的增加而增大。由于接头处马氏体增强作用,拉伸断裂均发生于母材处。     

激光焊接铝合金T形接头力学性能分析

针对铝合金T形接头激光焊接的操作难题,设计了激光焊接铝合金T形接头焊接试验测试工装,进行了不同激光功率和速度焊接T形接头的力学性能分析。结果表明:随着激光功率的增加,T形接头抗拉强度有所降低;随着焊接速度的增加,T形接头抗拉强度增加。同时,对焊接接头进行了断裂机制分析,发现接头拉断发生在熔合线处且为韧性断裂。     

镁合金激光、激光填丝及激光——电弧复合焊接接头对比分析

系统对比了镁合金单纯激光、激光填丝和激光-电弧复合焊接接头的微观组织及力学性能.试验结果表明,激光焊缝表面有明显的咬边及凹坑缺陷出现;激光填丝及复合焊缝成形良好、均匀规整.在激光功率和焊接速度相同的情况下,激光填丝焊接头的凝固组织最细小,半熔化区最窄;激光-电弧复合焊接头的凝固组织最粗大,半熔化区最宽.拉伸性能测试表明,激光填丝焊接头抗拉强度和伸长率最高,且抗拉强度优于母材;复合焊和单纯激光焊接头的抗拉强度为母材的95％左右.此外,所有接头均表现为韧-脆混合断裂模式.     

焊接能量对Mg/Ti超声波焊接接头微观组织与力学性能的影响

采用超声波焊接技术对Mg/Ti异种金属进行了焊接,研究了不同焊接能量对接头界面峰值温度、界面形貌、界面原子扩散程度以及力学性能的影响规律。研究发现:Mg/Ti超声波焊接接头整体界面较平直,局部界面有较小起伏,未发现裂纹、未熔合等缺陷,也未看到明显的反应层;随着焊接能量的增大,界面峰值温度升高,原子扩散层厚度增大,连接区面积逐渐增大,接头力学性能得到提高,而能量达到2000J时镁侧母材出现裂纹;接头断裂模式分为界面断裂和纽扣断裂,界面断裂时断裂发生在镁侧扩散层区域和镁侧非扩散层区域。扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析表明,Mg/Ti连接界面区域无明显的金属间化合物生成。     

选区激光熔化成形Inconel 625合金的激光焊接头组织及高温蠕变性能

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪等对选区激光熔化 (SLM) 成形Inconel 625合金的激光焊接头组织特征及高温蠕变性能进行研究分析. 结果表明,SLM成形Inconel 625合金的激光焊接头质量良好,无明显的制造缺陷存在. SLM成形Inconel 625合金激光焊焊接试样的组织主要由母材区的等轴奥氏体组织以及焊缝区的柱状枝晶组成. 高温蠕变试验结果显示,试样的蠕变时间随着应力的增大急剧下降. 较高的应力水平（200 MPa）对合金在同一温度下的蠕变性能影响很大,会导致蠕变变形直接进入蠕变第三阶段——加速阶段,引发试样较早发生断裂. 断口分析表明,所有试样断裂均发生在母材区或近热影响区,母材区观测有大量二次裂纹,熔覆区未观察到明显裂纹. 蠕变断口形貌呈冰糖块状特征,表明断裂模式主要为沿晶断裂. 高温下晶界滑移引发的形变位移是晶界空洞形核的主要机制.     

转向架用SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能

采用超声疲劳试验方法对SMA490BW钢焊接接头的超高周疲劳性能进行研究,通过X射线应力仪对焊接试样残余应力进行测试,采用扫描电镜对疲劳裂纹的萌生、扩展及疲劳断裂机理进行观察和分析. 结果表明,SMA490BW钢母材的疲劳性能远高于焊接接头,在1 × 108循环周次条件下,接头的疲劳强度为141 MPa,仅为母材的44.2%. 接头裂纹主要萌生于焊趾表面缺陷处,疲劳断裂机理表现为准解理断裂, 并伴有塑性变形痕迹. 焊趾处几何不连续造成的应力集中和焊缝及其附近区域一定的残余拉应力,以及接头各微区组织和性能的不均匀性,是导致焊接接头疲劳性能偏低的主要原因.     

AA6061填丝FSW T形接头特征及动静载特性分析

利用自主开发的填丝静止轴肩T形接头焊接工具开展了6061-T4铝合金填丝T形接头的焊接试验,获得了成形良好的无缺陷T形接头. 对接头内部成形、显微组织、硬度分布、静载强度及疲劳性能进行了测试与分析. 结果表明,接头轴肩影响区表面存在超细晶区,内部质量良好,焊核区不同位置填充材料与母材发生了不同程度的混合. 接头底板及筋板硬度较母材有不同程度的降低,拉伸测试中底板和筋板方向接头均断裂于热影响区,接头系数分别0.68和0.83. 过渡圆角明显提高了接头的疲劳性能,在2 × 106疲劳寿命下的具有90%置信度及97.5%存活率的特征疲劳强度可达101.4 MPa,远高于IIW建议的设计准则. 疲劳断口显示疲劳裂纹萌生于接头表面轴肩压入边缘,在交变载荷作用下向内部扩展,裂纹稳定扩展区可见明显的疲劳条带,断裂机制为穿晶断裂.     

T92/HR3C异种钢焊接接头高温拉伸变形及断裂行为

采用500℃和625℃拉伸试验,研究T92/HR3C异种钢管接头的高温变形及其断裂行为。结果表明,在高温拉伸过程中,焊缝、T92侧热影响区(HAZ)及母材(不包含颈缩段)均未发生明显的塑性变形及组织结构的变化,而HR3C侧母材晶粒明显被拉长,HR3C侧HAZ的拉伸变形不明显。HR3C母材塑性变形量随温度升高而明显降低,孪晶回复越少。高温拉伸断口位于T92侧HAZ的细晶区(FGHAZ),呈正断加剪切断的混合断裂方式,均与室温状态下该焊接接头的拉伸变形及断裂行为不同。应力三轴度理论可很好地解释该接头高温短时拉伸变形及断裂特征。     

CLAM钢激光焊T形接头残余应力及硬度分析

采用功率为4 kW的Nd:YAG激光器,对4 mm厚的CLAM钢板组成的T形接头,用不同的激光入射角度进行了激光焊接试验,对焊缝接头的宏观成形,残余应力的分布以及硬度变化进行观察和测试.结果表明,入射角度为14°时焊缝接头具有明显的未熔合现象,随着焊接角度的减小,采用12°和10°时完全熔合,接头表面的残余应力为压应力,入射角度为12°时翼板残余压应力比腹板的大,入射角度为10°时腹板的残余应力较大,接头截面的内部残余应力变化很大,焊缝区的硬度相对于母材有明显提高,焊接热影响区未出现软化现象.     

Low cyclic fatigue behavior of electron-beam-welded Ti–6Al–4V titanium joint

The low cycle fatigue(LCF) tests were carried out using symmetrical cyclic loading under total strain amplitude control conditions.The present paper is devoted to investigating the cyclic deformation response of Ti–6Al–4V titanium and the electron-beam-welded(EBW) joint in the following aspects,i.e.,cyclic deformation behavior,fatigue life and fatigue fracture behavior.The results show that the softening of the joint is significant at larger strain ranges,while not obvious at smaller strain ranges.The joint shows shorter fatigue life at larger strain ranges and equivalent fatigue life at smaller strain ranges compared with Ti–6Al–4V base metal.A fatigue crack of the joint not only originates at the surface or subsurface,but also at defects in the fusion zone(FZ).The crack propagation zone of Ti–6Al–4V base metal shows ductile fracture mechanism,while the joint shows brittle fracture mechanism.In all the fatigue fracture zones many dimples appear,showing the typical ductile fracture.     

大热输入焊接EH36船板钢接头力学性能

以EH36高强度船板钢为研究对象,通过拉伸和冲击分析试验手段,对EH36船板钢不同热输入埋弧焊接头进行了力学性能测试,同时采用扫描电镜对冲击试样断口形貌进行分析.结果表明,所有断裂均发生在拉伸试样的母材区,EH36船板钢在大焊接热输入条件下,焊缝和焊接热影响区的强度好于母材,并没有出现热影响区软化现象;随着焊接热输入增加焊缝的冲击韧性降低,从焊缝和熔合区断口形貌来看,断裂类型为韧性断裂和准解理断裂的混合断裂.随着远离熔合线距离的增加,冲击吸收功有增加的趋势,在距离熔合线4 mm处的冲击吸收功跟母材接近,说明该位置处韧性基本不受焊接热循环的影响.     

W6高速钢/16Mn钢电子束焊接接头组织及性能分析

高速钢作为一种高硬度、高耐磨性和高耐热性特殊工具钢,应用于刀具、模具及特殊结构件上时,往往需要结合异种钢使用. 但高速钢焊接工艺研究仍不成熟,焊接中产生的裂纹与碳化物缺陷是制约高速钢应用的主要因素. 文中通过对W6Mo5Cr4V2高速钢与16Mn钢预置镍填充层后进行电子束焊接. 结果表明,镍中间层的引入有效的抑制了高速钢侧热影响区的开裂,接头呈不对称“漏斗形”. 焊缝组织主要由镍基固溶体与少量M₂C碳化物构成,焊缝中无马氏体组织,其焊缝平均硬度为185 HV;接头抗拉强度达到378 MPa,为16Mn侧母材抗拉强度的75%. 拉伸断口断裂于距W6侧熔合线0.8 mm处的热影响区,为准解理断裂.     

厚板Ti6Al4V合金低真空激光焊接接头组织及力学性能

采用低真空激光焊接技术对40 mm厚Ti6Al4V合金进行焊接,对比分析不同位置的微区组织与力学性能. 结果表明,母材由等轴初生α相和β转变组织组成,热影响区组织为α相、残余β相和急冷准稳态的α'马氏体,焊缝熔凝区组织主要包括不同尺寸及分布状态的α'马氏体以及慢冷却速率下形成的α相. 焊接接头抗拉强度平均值为988 MPa,断裂位置均位于母材. 焊缝上部和中部焊缝区的平均冲击吸收能量为28.8 J,明显优于下部24.8 J. 焊缝熔凝区底部区域存在细长状、密集程度较高的α'马氏体会劣化材料冲击韧性. 相比之下熔凝区中、上部形成的短粗状、密集程度较低的α'马氏体组织的冲击韧性较高, 为Ti6Al4V合金板材的连接及进一步提高接头的力学性能提供了数据支撑及相关理论依据.     

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.