高速列车车厢用的铝合金板焊接接头的组织与性能

利用光学显微镜和透射电子显微镜研究了国产7020铝合金熔化极惰性气体保护焊(MIG)接头的微观组织结构,并对接头的力学性能进行研究.结果表明,接头的硬度以焊缝中心线为轴呈对称分布,且焊缝中心为接头的最薄弱环节;焊缝区为典型的树枝状晶的铸造组织.在熔合区,焊缝一侧为沿散热方向排列的柱状晶,另一侧为细小的等轴晶组织.热影响区内,仍可见纤维状加工痕迹,部分析出相固溶到基体中;强化相的粗化,是热影响区内出现软化区的主要原因.国产7020铝合金焊接接头强度达到欧洲标准.     

焊后热处理对6082-T6铝合金焊接接头组织和性能的影响

对6082-T6铝合金焊接接头进行固溶+时效和时效两种热处理，研究不同热处理制度对其组织和性能的影响。实验结果表明：未处理的6082-T6焊接接头抗拉强度为225 MPa，断裂位置位于热影响区，接头硬度最低值均在热影响区；经时效处理后的6082-T6焊接接头处强化相分布更加均匀，焊缝区组织无明显变化，熔合区和热影响区组织轻微细化，抗拉强度为264 MPa，断裂位置仍在热影响区，接头硬度最低值均在热影响区；经固溶+时效处理后的6082-T6焊接接头处重新析出细小的强化相，熔合区和热影响区组织有明显的细化，抗拉强度提高到302 MPa，断裂发生在焊缝区，硬度值明显高于未处理6082-T6焊接接头的，硬度最低值位于焊缝区。     

Ti60合金板材电子束焊接接头组织性能研究

研究了Ti60合金板材电子束焊接接头的显微组织与力学性能.研究表明,焊接接头熔合区中的显微组织由针状α''相、α相和β相组成,热影响区的显微组织为β相转变组织、针状α''相及部分未溶解的等轴初生α相组成的混合组织.焊接接头硬度呈不均匀分布,焊缝熔合区的硬度最高,热影响区次之,母材区最低.焊接接头的室温和高温拉伸均断裂于母材区,焊接接头处拉伸强度等同于接头处母材区的强度.焊接接头的持久断裂均发生于焊缝区域,接头的持久寿命均>100 h.     

2219铝合金焊缝组织及其对力学性能的影响

针对厚度为4 mm的2219-T87铝合金进行惰性气体钨极保护焊(Tungsten inert gas arcwelding,TIGAW)试验研究,分析焊缝的组织结构及力学性能。拉伸试验结果显示,接头试样平均屈服强度为母材的49.3%,平均抗拉强度为母材的67.8%,断后伸长率为母材的18.5%。测试了焊接试样各区域的显微硬度,测试结果表明焊缝区域硬度高于其他部位,其中熔合线和热影响区之间的显微硬度最低,同时焊接试样的整体区域硬度均比母材低。对焊接试样进行腐蚀试验,发现接头焊缝区抗腐蚀能力明显强于母材。要提高2219铝合金焊接性能,需改进焊接工艺,减少熔合区以及热影响区的粗大晶粒的形成,解决CuAl2相的偏析等问题。     

Al-6.6Zn-1.7Mg-0.26Cu合金挤压材焊接接头的组织与性能

采用光学显微镜、透射电子显微镜、维氏硬度计和拉伸试验机,研究了Al-6.6Zn-1.7Mg-0.26Cu合金挤压材熔化极惰性气体保护焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明：焊缝中心区为枝晶,靠近母材侧的焊缝熔合区为柱状晶,母材为等轴晶,但靠近焊缝熔合区的母材晶粒发生了长大。焊接接头的硬度以焊缝为中心呈对称分布,从母材到焊缝中心,硬度先下降后上升再下降。焊缝中心区的硬度最低,为86～105（HV）。焊接接头的抗拉强度为309 MPa,屈服强度为237 MPa,伸长率为4.75%,挤压材的焊接强度系数为0.76。     

硬质合金YG8与D6A异种金属CO_2激光焊接接头组织和性能的研究

利用CO_2激光器对双金属带锯条齿部用硬质合金YG8及背部用超高强度钢D6A进行焊接,通过金相显微镜,扫描电镜(SEM),显微硬度仪,电子显微探针(EPMA)等手段研究了焊后硬质合金YG8与超高强度钢D6A焊接接头组织演变规律,焊接接头合金元素分布,以及不同焊接工艺对异种金属焊接接头组织及力学性能的影响.研究表明,随着焊接速度增大,焊缝中心区等轴晶增多,树枝晶减少,且靠近YG8侧熔合区的等轴晶更细小;各种工艺条件下焊接接头硬度均较母材高,且靠近YG8侧的熔合区的硬度要高于焊缝区的硬度.当焊接功率为3 960 W,焊接速度为9m/min时,焊接接头的性能优良,抗弯强度值达到349 MPa,达到双金属带锯条的焊接性能要求.     

M42/X32异种金属CO2激光焊接接头组织和性能的研究

利用CO2激光器对双金属带锯条齿部用高速钢钢丝M42及背部用高强度钢带X32进行焊接,通过金相显微镜,扫面电镜(SEM),显微硬度仪,电子探针(EPMA)等手段研究了焊后高速钢M42与高强度钢X32焊接接头组织演变规律,焊接接头合金元素分布,以及不同焊接工艺对异种金属焊接接头组织及力学性能的影响.研究表明：随着焊接速度的增大,焊缝中心区等轴晶增多,树枝晶减少,且靠近M42侧熔合边界区的等轴晶更细小;各种工艺条件下焊接接头硬度均较母材高,且靠近M42侧的熔合区的硬度要高于焊缝区的硬度.当焊接功率为2 754 W,焊接速度为14 m/min时,焊接接头的性能优良,抗弯强度值达到112 MPa,达到了双金属带锯条的焊接性要求.     

热处理工艺对Al-12.7Si-0.6Mg合金焊接接头组织性能的影响

采用ER5356焊丝对厚度为6 mm的T6态Al-12.7Si-0.6Mg合金进行平板对接试验,使用交流脉冲TIG单面双道焊缝成形工艺,获得了良好的焊缝成形并且对焊接后材料分别进行了T5和T6态热处理。研究表明:热处理前,焊接接头热影响区内存在软化现象,接头抗拉强度为157.58 MPa,经T5态和T6态热处理后,焊接接头强度分别增至265.34 MPa和308.09 MPa;焊后热处理使熔合区析出的Si颗粒重新固溶到基体中,形成Al-Si固溶体及细小的α-Al枝晶组织,与焊缝区的等轴晶过渡良好,热影响区的显著硬度提高,使断裂位置由热影响区转移至熔合区,接头的抗拉强度和屈服强度大幅度提高。     

细晶AZ61镁合金板材的CO2激光焊接性能

采用CO2激光器对2 mm厚的AZ61镁合金细晶板材分别进行了填充焊和自熔焊实验.研究了细晶镁合金板材的焊接性和填充带合金化稀土元素Ce对接头组织及力学性能的影响.结果表明，细晶板材的焊接接头热影响区不明显，组织较母材变化不大，半熔化区范围窄、液化程度低，未进行合金化的自熔焊焊缝组织较粗大，焊缝晶粒尺寸约15 μm，而填充焊焊缝组织为平均晶粒尺寸是5 μm的等轴晶，即合金化稀土元素Ce可细化焊缝组织，而且稀土元素Ce的加入能抑制柱状树枝晶区而扩大等轴晶区域范围.填带焊接头的平均抗拉强度和伸长率较自熔焊接头分别提高了6%和12%.     

7075铝合金点焊接头的组织及性能分析

采用中频逆变直流点焊机进行7075铝合金点焊焊接试验,并对焊接接头的显微组织和力学性能进行研究.结果表明:焊接接头结构分为熔化区、部分熔化区和热影响区,其熔核的部分熔化区组织为柱状晶,熔化区组织为等轴晶,热影响区及母材仍保持轧制组织形态,而且焊接接头内存在枝晶偏析;7075铝合金点焊接头的熔核硬度较低;在所用的试验条件下,7075铝合金点焊接头均在界面断裂,断裂形式为准解理脆性断裂,且塑性、韧性较差,其原因在于焊接接头的强度低于母材,以及熔化区铝合金元素偏析严重.     

X65钢高频焊管焊接区的显微组织和低温韧性

为查明X65钢高频焊管焊接区冲击功异常的原因,通过光学显微镜和X射线衍射对母材、焊缝及焊接热影响区进行微观研究.结果表明,显微组织对金属低温韧性有显著影响.当块状铁素体组织较多时,焊接区晶粒尺寸大,硬度小,冲击功低;当多边形铁素体组织较多时,焊接区晶粒尺寸小,硬度大,冲击功高.通过合理的热处理工艺,可在焊接区获得粒状铁素体组织,提高冲击功,改善焊缝和焊接热影响区低温韧性.     

HRB500E高强度抗震钢筋焊接性能

国内某厂通过铌微合金化和控冷工艺开发试制HRB500E高强度抗震钢筋,采用金相显微镜、维氏硬度计、闪光焊接、疲劳试验机及力学性能测试,对HRB500E钢筋焊接样力学性能、HV5硬度、金相显微组织、焊接接头强度及疲劳强度进行了试验研究。结果表明:焊接前后焊件和母材强度变化小于5 MPa,强度变化不大,焊件拉伸断口远离焊缝,为延性断口,焊接性能良好;在焊接热循环作用下,焊接接头焊缝、热影响粗晶区、热影响细晶区的表层和芯部经历奥氏体化后再结晶,其组织和硬度变化不大;混晶区至母材表层和芯部则经历不完全奥氏体化后的再结晶,母材芯部组织为F+P+B、表层组织为S,表层硬度HV5高于芯部硬度30 HV5,其组织和硬度变化较大;焊接接头的抗拉断负荷从焊缝到混晶区逐渐减小,焊缝和热影响粗晶区的抗拉断负荷比母材的高;采用国际焊接学会推荐的FAT75疲劳设计曲线对钢筋焊接接头疲劳强度设计是安全的。     

焊接速度对双相钢激光焊接接头组织和性能的影响

为提高汽车车身用双相钢(DP钢)激光焊接构件在动态载荷下应用的可靠性,研究焊接速度对1.4 mm厚DP780钢脉冲激光焊接接头组织和不同应变速率下拉伸性能的影响规律.结果表明,不同激光焊接速度下DP780钢接头均存在熔合区硬化和外侧热影响区软化现象,随焊接速度增加,接头的软化程度降低.接头的强度随应变速率增加而增加,抗拉强度和断裂延伸率随焊接速度增加呈先增加后减少的趋势.当焊接速度为400 mm/min时,接头表面成形性好、熔深和熔宽适中、无焊接缺陷、外侧热影响区软化程度最低(软化率为9%),熔合区硬度适中,接头整体强度和塑性指标达到最佳值.     

激光功率对6061-T6铝合金激光填丝焊接头组织及性能的影响

采用激光填丝焊将厚度为2 mm和3 mm的6061-T6铝合金板材进行搭接叠焊,研究激光功率对接头成形质量的影响,分析了接头的显微组织和力学性能。结果表明,增大激光功率可以有效增加热输入量,焊道逐渐宽化,焊缝熔深增加。进一步分析发现,焊缝中心区和热影响区的析出相均为Mg₂Si。硬度试验结果表明,焊缝中心区由于细小等轴晶和析出相的双重作用,硬度远高于母材区与热影响区的。拉伸试验结果表明,接头的抗拉强度随激光功率的增大而升高,激光功率由2.0 kW升高至2.8 kW,抗拉强度升高约39%。     

锌基合金熔化焊接头特征区域分析

通过对ＺＡ１２合金气焊、钨极氢弧焊接头试样的大量观察和研究。将锌基合金熔化焊接头分成４个特征区域：焊缝、熔合区、热影响区和母材，并详细地讨论了各特征区域的形貌特征及其形成过程。     

一种超细晶粒钢焊接宽板抗断裂性能的数值评估

800 MPa超细晶粒钢具有优良的综合力学性能,但焊接热作用可能导致焊接热影响区的晶粒长大及局部软化。通过数值分析方法,以800 MPa超细晶粒钢母材性能为参照,对其实际焊接接头的抗断裂性能进行了评估。采用MARC商用软件,对不同中心贯穿裂纹尺寸的母材及其实际焊接接头拉伸板模型进行了三维有限元计算和拉伸过程模拟。焊接方法为脉冲熔化极混合气体保护焊,焊接板的中心裂纹处于焊缝与热影响区之间的熔合区。用作对比的母材板的裂纹尺寸和位置、网格划分、边界条件等与焊接板完全相同。根据计算结果,分析了焊接接头力学不均匀性对应力应变场的影响,并依据全面屈服理论对裂纹张开位移(CTOD)值进行了分析。结果表明,焊接接头的CTOD值均低于同裂纹尺寸的全母材。因此,该拉伸板的抗断裂性能应优于全母材,焊接接头的局部软化并未对结构承载造成不利影响。     

一种超细晶粒钢焊接宽板抗断裂性能的数值评估

800MPa超细晶粒钢具有优良的综合力学性能，但焊接热作用可能导致焊接热影响区的晶粒长大及局部软化。通过数值分析方法，以800MPa超细晶粒钢母材性能为参照，对其实际焊接接头的抗断裂性能进行了评估。采用MARC商用软件，对不同中心贯穿裂纹尺寸的母材及其实际焊接接头拉伸板模型进行了三维有限元计算和拉伸过程模拟。焊接方法为脉冲熔化极混合气体保护焊，焊接板的中心裂纹处于焊缝与热影响区之间的熔合区。用作对比的母材板的裂纹尺寸和位置、网格划分、边界条件等与焊接板完全相同。根据计算结果，分析了焊接接头力学不均匀性对应力应变场的影响，并依据全面屈服理论对裂纹张开位移（CYOD）值进行了分析。结果表明，焊接接头的CTOD值均低于同裂纹尺寸的全母材。因此，该拉伸板的抗断裂性能应优于全母材，焊接接头的局部软化并未对结构承载造成不利影响。     

摩擦焊接碳钢（EN24）和镍基高温合金（IN718）的显微组织和力学性能

Continuous-drive rotary friction welding was performed to join cylindrical specimens of carbon steel (EN24) and nickel-based superalloy (IN718), and the microstructures of three distinct weld zones—the weld interface (WI)/thermo-mechanically affected zone (TMAZ), the heat-affected zone (HAZ), and the base metal—were examined. The joint was observed to be free of defects but featured uneven flash formation. Electron backscatter diffraction (EBSD) analysis showed substantial changes in high-angle grain boundaries, low-angle grain boundaries, and twin boundaries in the TMAZ and HAZ. Moreover, significant refinement in grain size (2–5 μm) was observed at the WI/TMAZ with reference to the base metal. The possible causes of these are discussed. The microhardness profile across the welded joint shows variation in hardness. The changes in hardness are ascribed to grain refinement, phase transformation, and the dissolution of strengthening precipitates. The tensile test results reveal that a joint efficiency of 100% can be achieved using this method.