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%。     

5052/6005A异种铝合金激光填丝焊接头组织与力学性能研究

对铝合金6005A与5052进行异种铝合金激光填丝焊,研究了焊接接头的微观组织及力学性能,并对接头断口微观特征进行了分析。结果表明,焊缝中心为等轴晶与树枝晶,铝合金6005A侧熔合线附近存在清晰柱状晶,铝合金5052侧熔合线较为模糊。拉伸时在铝合金6005A侧热影响区断裂。焊接件焊接接头的平均抗拉强度为197.9 MPa,达到铝合金6005A母材抗拉强度的83%。断裂特征为韧性断裂,接头弯曲性能良好。     

无填丝TIG焊参数对铁素体不锈钢管缝接头组织性能的影响

对022Cr11Ti钢汽车排气管管缝进行无填丝双TIG焊枪自动焊接试验结果表明,焊接工艺参数对接头的组织形貌及抗拉强度影响较大,双焊枪电流在90～130 A范围内焊缝表面质量较好,但都会使接头晶粒不同程度长大,随着焊接电流增大,焊缝组织形貌由粗大柱状晶形貌改变为心部等轴晶+两侧粗大柱状晶形貌,同时,Rm逐步降低,拉伸断裂位置也按HTHAZ→焊缝→HTHAZ改变,试验得出采用双枪电流分别为I1=120 A,I2=90 A时的管缝接头具有较好的强度,Rm可达到376.81MPa,使焊管冷弯时发生接头开裂现象得到明显改善.     

焊接电流对5052铝合金TIG焊接接头组织与性能的影响

为研究焊接电流对5052铝合金非熔化极惰性气体保护焊(TIG)焊接质量的影响,对100～120 A电流下TIG焊接所得焊接接头的显微组织、力学性能和耐蚀性进行了探讨。结果表明,当焊接电流从100 A增加到120 A时,5052铝合金TIG焊接接头的强度随电流的增大而增大,塑性随电流的增大而减小;当电流为115 A时所得接头的综合力学性能最好,此时抗拉强度为212.1 MPa,达到母材抗拉强度的90.8%,断面收缩率为28.9%,比母材50.3%的断面收缩率降低约一半。随着焊接电流的增大,腐蚀的类型从点蚀为主转变到以晶间腐蚀为主,但腐蚀电流的变化规律不明显。     

脉冲激光填丝焊接薄板熔池流动行为分析

本文使用VOF方法对熔池自由表面进行追踪,将焊丝简化为熔滴,建立了脉冲激光填丝焊接薄板三维数值模型,揭示了脉冲激光填丝焊接0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板熔池流动行为,通过焊缝余高尺寸及熔合线形貌验证了模型的可靠性.结果表明,熔滴作用前,熔池上表面区域主要存在由表面张力导致的熔池边缘向熔池中心的流动,最大速度出现在熔池中部且指向熔池下表面,达到了m/s量级;在熔池下表面区域的流动形式是表面张力及熔池中心流动共同作用的结果,在下部形成两个方向相同的涡流;焊丝的熔入对熔池流场有显著的影响,熔滴对熔池的冲击作用改变了熔池原有的对流方向,使表面张力主导的熔池对流特征消失;熔滴熔入过程中熔池最大速度出现在熔滴熔入位置,约为1.74 m/s.在熔滴冲击与熔池表面张力联合作用下,熔池表现出振荡特性,随后熔池内流动再次回到由表面张力驱动的对流形式.激光脉冲结束后,熔池下部固液界面继续向母材区域扩展约3-4 ms,这种现象与激光的脉冲作用、熔池内的流动及Hastelloy C-276的物性参数有关.     

焊接工艺对6005A-T6铝合金焊接接头晶间腐蚀性能的影响

采用激光填丝焊（laser wire filler welding,LFW）、冷金属过渡（cold metal transfer,CMT）焊和熔化极惰性气体保护（melt inert-gas,MIG）焊方法对6005A-T6铝合金板材进行焊接,研究不同焊接方法得到的焊接件的接头处、焊缝区、热影响区的抗晶间腐蚀能力。研究结果表明：在相同晶间腐蚀环境下,LFW接头处较CMT焊、MIG焊接头处的抗晶间腐蚀能力强;CMT焊焊缝区较MIG焊焊缝区的抗晶间腐蚀能力强,但热影响区抗晶间腐蚀的能力相反;3种接头各自热影响区的抗晶间腐蚀能力均弱于各自焊接接头处和焊缝区的抗晶间腐蚀能力。     

高速列车车体铝合金双丝焊接头组织与性能

分别对双丝焊和单丝焊的焊接接头进行了X射线无损检测、显微组织分析、性能变化检测和拉伸断口形貌分析.研究了双丝焊焊接工艺方法在高速动车组车体用6005A-T6铝合金的焊接成型可行性.结果表明,双丝焊焊接速度高、焊缝成形好,接头组织致密、晶粒细小,接头力学性能优良,适合高速列车的大批量自动焊生产.     

激光-TIG复合焊接工艺参数对430不锈钢接头性能的影响

针对400系不锈钢焊接过程中焊缝附近晶粒极易长大而产生脆化,使焊接接头性能较差,很大程度上限制了其在工业领域的广泛应用,采用激光-TIG复合热源焊接冷轧430不锈钢,对焊接接头的力学性能进行了研究。结果表明,激光功率与焊接速度对焊接接头的抗拉强度和抗折能力影响最为明显,优化工艺的焊缝抗拉强度最高可达母材的89.65%、抗折强度达母材的83.53%。     

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。     

SiCp/ZC71镁基复合材料激光焊焊接接头的组织和性能

采用Nd∶YAG激光器对SiCp/ZC71镁基复合材料进行焊接,研究了两种不同焊接工艺条件下激光焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明:在两种焊接工艺下,SiCp/ZC71镁基复合材料都获得了较好的形貌,焊缝完全焊透;焊接接头区域SiC颗粒分布均匀,白色的镁的金属间化合物消失了,没有明显的热影响区;焊接接头的抗拉强度相对母材低,显微硬度高于母材,断裂发生在焊缝区域。     

机械振动对电弧增材制造2319铝合金微观组织与机械性能的影响

为了解决电弧增材制造试样晶粒粗大、机械性能较差等问题,在电弧增材制造2319铝合金过程中施加机械振动,分析了机械振动频率和幅度对试样微观组织和机械性能的影响。结果显示：机械振动使熔池流动性提高,熔池更加铺展,层宽增加,层高降低;振动破碎了生长过程中的枝晶,使INZ晶粒尺寸减小14.49 μm,ITZ晶粒尺寸减小4.68 μm;枝晶间隙处的溶质元素含量降低,晶界析出相变得断续且细小,PLC效应间隔增加,材料延伸率显著提高;机械振动频率和机械振动幅度改变时纵向和横向延伸率分别提升了38.2%,15.7%和29.3%,52.5%,而强度变化并不显著。采用机械振动辅助电弧增材制造能够在不影响强度的前提下显著提高试样的塑性,可为机械振动在增材制造领域的广泛应用提供技术参考。     

氮含量对SWRH82B盘条组织和性能的影响

为了研究不同含氮量的SWRH82B盘条在组织和性能等方面的差异,利用液压万能试验机对盘条进行拉伸试验,利用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）观察盘条的微观组织、拉伸断口及第二相析出情况。结果表明：增氮使索氏体组织的层片间距更细小;增加1.38×10-4的氮可使盘条的屈服强度提高8 MPa、抗拉强度提高28 MPa、延伸率降低1.8%、断面收缩率降低5.8%;高氮盘条比低氮盘条的拉伸断口上有更多的夹杂物;高氮盘条中的析出物更多且分布较弥散,析出物主要集中在位错线或原奥氏体晶界上,经标定,析出物中含有细小的V(C,N)颗粒。     

AZ31镁合金氩弧焊接接头组织与力学性能研究

钨极氩弧焊(TIG)为镁合金焊接中最常用的一种焊接方法。本文采用直流钨极氩弧焊对6.0 mm厚AZ31镁合金挤压板材进行了双面焊接实验。采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机考察分析了焊接接头显微组织与力学性能。显微组织分析表明,AZ31镁合金直流TIG焊接头由母材、热影响区、焊缝区组成,焊缝组织呈现焊丝熔化后凝固组织;在母材热影响区与焊缝区之间坡口处形成过渡区,晶粒细小,为母材与焊丝的熔合区。采用AZ31焊丝焊接接头平均抗拉强度为241.0 MPa,延伸率为13.8%,分别达到了母材的86.0%和63.6%。焊接接头的断裂均位于热影响区,断口呈现韧脆混合断裂特征。     

P对Cu-Co合金组织与性能的影响

采用真空高频感应熔炼技术制备出Cu-0.24Co-0.03P、Cu-0.24Co-0.09P和Cu-0.24Co-0.13P 3种Cu-Co-P合金,并对其进行了固溶、冷变形和时效处理。通过金相显微镜观察研究了Cu-Co-P合金不同工艺条件下的组织变化,利用涡流导电仪、万能试验机和维氏硬度计测量3种合金的导电率、抗拉强度和硬度。结果表明：在500 ℃时效处理1 h条件下,Cu-0.24Co-0.03P合金、Cu-0.24Co-0.09P合金和Cu-0.24Co-0.13P合金的导电率分别为61.0、72.0 、69.0 %IACS,维氏硬度分别为144.0、151.0、150.0,抗拉强度分别为408、444、420 MPa,抗软化温度分别为470,542、505 ℃。Cu-Co-P合金具有典型的韧性断裂特征,当P质量分数为0.09%时,合金的抗拉强度达到444 MPa,伸长率达到18 %,韧窝较多,深度明显,材料的拉伸性能更加优异。     

等温自由锻温度对7085铝合金组织与性能的影响

通过金相组织观察、扫描电镜分析和室温拉伸力学性能及剥落腐蚀实验,分析探讨等温自由锻温度对7085铝合金显微组织、力学性能和剥落腐蚀的影响.研究结果表明:在370℃和400℃等温自由锻时,合金发生严重再结晶,强度较低,伸长率稍高,剥蚀抗力较差;在420℃锻造时,合金出现大量细小且分布均匀的亚晶粒,抗拉强度、屈服强度、伸长率和剥蚀抗力均较好,分别达到533.2 MPa,495 MPa,13.3％和EA.在450℃锻造时,该合金的晶粒开始长大,强度下降,伸长率稍有升高,剥蚀抗力较差.综合考虑显微组织、强度、塑性和剥落腐蚀等因素,确定420℃为合金等温自由锻最佳锻造温度.     

Microstructure and mechanical properties of the welding joint filled with microalloying 5183 aluminum welding wires

In this study, 7A52 aluminum alloy sheets of 4 mm in thickness were welded by tungsten inert gas welding using microalloying welding wires containing traces of Zr and Er. The influence of rare earth elements Zr and Er on the microstructure and mechanical properties of the welded joints was analyzed by optical microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, transmission electron microscopy, hardness testing, and tensile mechanical properties testing. Systematic analyses indicate that the addition of trace amounts of Er and Zr leads to the formation of fine Al₃Er, Al₃Zr, and Al₃(Zr,Er) phases that favor significant grain refinement in the weld zone. Besides, the tensile strength and hardness of the welded joints were obviously improved with the addition of Er and Zr, as evidenced by the increase in tensile strength and elongation by 40 MPa and 1.4%, respectively, and by the welding coefficient of 73%.     

微量钪对Al-Zn-Mg-Zr合金组织与性能的影响

采用铸锭冶金法制备Al-6.0Zn-2.0Mg-0.12Zr和Al-6.0Zn-2.0Mg-0.2Sc-0.12Zr 2种合金,借助力学性能测试、金相显微镜、透射电子显微镜、扫描电镜等手段分别对其热轧态、固溶态和时效态的组织性能进行对比观察分析.研究结果表明:复合添加Sc和Zr可明显细化合金的铸态晶粒,更好地抑制合金变形组织的再结晶,使主要强化相η′相更加细小、均匀、弥散,明显提高Al-Zn-Mg合金的力学性能.在固溶状态下,含Sc的Al-Zn-Mg-Zr合金抗拉强度、屈服强度比未添加Sc的合金分别提高40 Mpa和54 Mpa;在时效状态下,抗拉强度和屈服强度分别提高25 Mpa和35 Mpa;微量Sc和Zr对Al-Zn-Mg合金的强化作用主要源于含Sc和Zr化合物对合金起到了细晶强化、亚结构强化和析出强化作用.     

光纤激光氮化处理对TC4合金组织和性能的影响

采用高功率光纤激光器在氮气气氛中对TC4钛合金表面进行氮化,制备出渗氮层,并研究了光纤激光功率对TC4钛合金氮化层表面形貌、组织结构以及显微硬度的影响.结果表明:氮化层表面呈现粗糙和光滑两种形貌,氮化层组织为枝晶状组织,热影响区组织为针状组织,当扫描速度为10 mm/s、氮气流量10 L/min、喷嘴距离为3 mm、离焦量为0 mm时,渗氮层的熔深、熔宽均随着激光功率增大而呈现出增大趋势.此外,在距离氮化层表面相同深度的显微硬度随着激光功率增大也呈现出增大趋势.     

激光熔化沉积成形Cu-Al-Mn-Ti形状记忆合金组织与性能研究

采用激光熔化沉积（laser melting deposition, LMD）成形Cu-Al-Mn-Ti形状记忆合金,研究其组织、冶金缺陷与性能特点。研究表明,LMD成形Cu-Al-Mn-Ti合金的显微组织具有各向异性特征：建造面为柱状晶组织,扫描面为等轴晶组织。这是由于LMD成形过程沉积方向存在较大的温度梯度导致的。LMD成形Cu-Al-Mn-Ti合金的基体组织为β相板条马氏体,并存在大量Cu₂AlMn颗粒状析出相。孔隙缺陷是LMD成形Cu-Al-Mn-Ti合金中主要的冶金缺陷,严重影响了合金的力学性能。热处理可提高LMD成形Cu-Al-Mn-Ti合金的力学性能及形状记忆性能。固溶、时效处理后,LMD成形Cu-Al-Mn-Ti合金的抗拉强度可由453.6 MPa提高至519.5 MPa,形状回复率可由68%提高至97%;当时效温度为500 ℃时,在晶界上开始析出网状α相导致Cu基体中的Al含量增加,使合金的力学性能和形状回复率下降。