2A21铝合金厚板搅拌摩擦焊接头组织与分层性能研究

采用搅拌摩擦焊焊接19 mm的2A21铝合金,焊后观察并分析了接头不同区域的微观组织,通过接头的拉伸试验和显微硬度测试评定接头的力学性能.结果表明:轴肩影响区和焊核区组织均为细小致密的等轴晶,在靠近焊核区底部的后退侧出现了晶粒大小不一的部分重结晶区;拉伸试验表明上层接头的抗拉强度最高,为348 MPa,达到母材强度的76.5%,断裂位置在后退侧轴肩影响区和热机械影响区分界处;下层接头的抗拉强度最低,断裂位置在部分重结晶区;接头横截面显微硬度分布整体成"W"状,焊核硬度值最高,热影响区硬度值最低,焊缝上部硬度高于焊缝下部.     

2507超级双相不锈钢激光焊接接头组织和力学性能研究

使用氩气作为保护气,采用激光焊焊接2507超级双相不锈钢,获得成型良好的激光焊接接头,利用SEM和EDS研究了接头不同区域奥氏体和主要合金元素的含量,并对接头进行室温拉伸、冲击和硬度测试.结果表明:由于激光焊接过程冷却速度较快,焊缝铁素体主要以垂直于熔合线的柱状晶的形态存在,晶内析出的奥氏体更加细化,接头焊缝区,特别是热影响区中铁素体的含量明显增多.与母材相比,焊缝中主要合金元素在两相中含量的差异明显减小.接头室温力学性能测试结果显示,由于铁素体的含量升高,并且以较为粗大的柱状晶形态存在,导致接头的拉伸强度和硬度升高,冲击韧性明显下降.     

LF21铝合金厚板搅拌摩擦焊接接头微观组织研究

针对14 mm厚的LF21铝合金,采用搅拌摩擦焊进行焊接,焊后对接头的宏观形貌、微观组织和接头不同区域的显微硬度进行分析.实验结果表明:在焊接速度v为200mm*min-1,转速ω为1200rad*min-1时,焊缝成型较美观,焊缝内部无空洞、裂纹等缺陷.显微组织观察发现焊核区的组织为再结晶等轴晶粒,晶粒明显细化;热机械影响区组织由原始母材细纤维组织转变为具有一定弧度的弯曲粗纤维组织;热影响区范围较窄,晶粒与母材相似,但出现了晶粒粗化现象.显微硬度实验发现,焊缝中层和上层的显微硬度较高,而下层较低.     

Ti3Al2.5V/6063异种合金激光焊接头组织与性能

采用激光焊,通过改变激光在钛合金上聚焦时的光束偏移量,焊接了5mm的Ti3Al2.5V/6063异种合金.焊后测试接头抗拉性能,观察并分析了Ti/Al界面的微观组织形貌.试验结果表明:光束偏移量(D)在0.8mm≤D≤1.0mm范围时,Ti/Al界面处形成了固体钛层;当光束偏移量D=1.0mm时,接头的抗拉强度达到最大值132MPa,为铝合金母材强度的53%;通过对接头的微观组织分析,焊缝界面处的相主要是AlTi、AlTi_3、Al_2Ti、Al_3Ti,固体钛层的存在一定程度上降低了界面反应程度.     

铝合金活性TIG焊接接头性能研究

针对6061铝合金,采用自行研制的混合活性剂配方,利用正交设计法进行焊接工艺试验,得到一组性能良好的焊接工艺参数。在此焊接工艺条件下,混合活性剂增加熔深效果显著,可一次焊透10 mm的铝板,实现单面焊双面成形。焊后对焊缝的微观组织进行了观察和分析,并通过力学性能试验分析了活性剂对焊缝力学性能的影响。结果表明：与常规TIG焊相比,活性TIG焊的焊缝组织细密,基本不存在气孔、裂纹、夹杂等焊接缺陷;活性TIG焊接接头的拉伸强度和断裂伸长率均可达到与母材相当的水平,焊缝区的硬度明显提高,焊接接头性能良好。     

铝/镀锌钢板CMT点塞焊的组织及力学性能研究

以ER4043(AlSi_5)铝合金焊丝为填充金属,采用冷金属过渡(CMT)焊接技术对镀锌钢板和6061铝合金进行搭接点塞焊试验,研究送丝速度和焊接间隙对搭接接头铺展形貌、界面显微组织和接头力学性能的影响.结果表明,CMT点塞焊过程中,送丝速度和焊接间隙对熔核直径以及铺展高度有明显影响.熔焊区由熔化区的柱状晶和热影响区的等轴晶组成,钎焊界面金属间化合物层由层状的Fe_2Al_5和针状的FeAl_3组成,富锌区由富Al的α固溶体和铝锌共晶组成.在最佳工艺参数下,焊接接头最大拉伸载荷达到2.12 kN,接头断裂集中在Fe-Al化合物层和环状富锌层处.     

合金元素对FAB法埋弧焊EH36钢接头组织与性能的影响

采用不同类型合金粉进行FAB法埋弧焊试验,对比分析EH36钢FAB法埋弧焊接头的显微组织和性能.结果表明:经大线能量82.8~97.7 KJ/cm焊接后,EH36钢焊接接头未出现软化区,其接头强度均能满足船板焊接技术指标;但经大线能量97.7 KJ/cm焊接后,焊接接头低温冲击韧性显著降低.采用添加适量Mn、Ti合金元素的国产合金粉Fe-9,在Mn元素降低先共析铁素体相转变温度和Ti合金促进针状铁素体形核的联合作用下,即使采用较高线能量97.2 KJ/cm焊接,仍可抑制焊缝、熔合区先共析铁素体的相变反应,促进其针状铁素体的形成,提高FAB法埋弧焊焊缝、熔合区的韧性.     

不同强度匹配10CrNi3MoV船体钢焊接结构的安全评定

为了研究不同强度匹配对焊接接头安全性能的影响,基于"欧洲工业结构完整性评定程序(SINTAP)"提供的失效评定图FAD方法,针对不同强度匹配的10CrNi3MoV船体钢焊接接头,建立了对应的失效评定曲线。根据母材与焊缝的拉伸试验及CTOD(裂纹尖端张开位移)试验结果,对比分析了3种匹配条件下的接头安全评定结果。研究表明,对于选定的评定级别,不同强度匹配系数对FAD图形状的影响很小;焊缝强度较高时,接头对塑性失稳的抵抗能力取决于母材性能;接头韧度水平相似时,低匹配接头对塑性失稳及脆性断裂的抵抗能力均稍差,弱于等匹配与高匹配;焊缝强度稍高于母材的"等强匹配"安全裕度最大,安全性最佳。     

铝合金表面状态对搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

研究了铝合金表面状态对搅拌摩擦焊焊接接头组织和性能的影响。试验结果表明:试板表面油污的存在使得焊接接头强度下降为母材的60%左右,同时显著降低接头的塑性;试板表面的氧化膜和油污还会造成焊核区及焊缝前进侧的残余间混结合线缺陷。对焊接接头拉伸断口进行扫描电镜观察发现:拉伸试样的断口中存在油污和A l2O3的聚集物,这些聚集物会成为拉伸时的裂纹源。断口和力学性能综合分析表明:铝合金表面的油污和氧化膜都会降低搅拌摩擦焊接头的强度和塑性。     

船用EH36高强钢无缝药芯焊丝焊接接头组织和冲击韧性研究

本文以SRSF501无缝药芯焊丝在船用EH36高强钢中的焊接应用为目的,研究了国产无缝药芯焊丝SRSF501在船用EH36高强钢焊接中的组织和冲击韧性。通过试验表明：SRSF501焊接EH36钢接头各区域的冲击性能均满足船级社要求；多层多道焊时,焊缝组织由粗大的柱状组织和细小的等轴晶组织组成,底层焊缝和末道焊缝柱状晶区域较大；盖面层两侧接头热影响区存在粗晶区,其它位置接头的热影响区不存在粗晶区；焊接接头中熔合线外2mm处,晶粒最细,冲击韧性最好。     

2205双相不锈钢焊接工艺及耐腐蚀性能分析

采用不同焊接工艺对2205双相不锈钢进行焊接,分析不同焊接工艺对焊接接头力学性能、微观组织及耐腐蚀性能的影响。结果显示:在晶粒无明显长大时,焊缝及热影响区冲击韧性随奥氏体质量分数的增加而升高;采用熔化极气体保护焊(Gas Metal Arc Welding,GMAW)时,保护气体中加入N2可有效提高焊接接头各区域奥氏体质量分数,从而提高焊接接头力学性能及耐腐蚀性能;2205双相不锈钢母材及焊缝腐蚀速率均明显随腐蚀液质量分数的升高而增加。优化双相不锈钢焊接工艺参数,保证其焊接接头具有良好的综合性能,对于该类材料构件及产品的制造、推广及使用意义重大。     

退火对A32钢焊接接头耐蚀性能的影响

A32钢焊接接头广泛应用于船舶工业,其耐蚀性能的优劣对于焊接接头的力学性能和使用寿命至关重要.采用扫描电镜,超景深数码显微镜和电化学分析仪等表征手段,研究了船用A32钢焊接接头在进行去应力退火前后各部位在模拟海水溶液中的腐蚀行为,并对相关影响因素进行了讨论.结果表明:800℃去应力退火后,A32钢焊接接头部位耐蚀性能显著提高,这主要是由于在焊缝区和熔合区形成了趋向一致的树枝晶,母材组织铁素体增多,珠光体减少;另外,退火后的锈层成分为Fe_2O_3和α-FeOOH,较退火前的焊接接头锈层致密、覆盖完整,防腐蚀性能更好.     

F550Z海洋平台用钢SAW焊接接头低温韧性研究

为研究大热输入条件下埋弧自动焊（ submerged arc welding ,SAW）对海洋平台用550 MPa钢焊接接头组织与低温韧性的影响,采用50 kJ＆#183; cm-1的焊接热输入,测定接头各区域冲击吸收功,并观测各区断口形貌及显微组织．结果表明：焊接接头韧性从焊缝到母材,呈现先降低后升高的趋势,最低处在熔合线及熔合线2 mm处．焊缝处组织为针状铁素体加细小弥散的碳化物,断口形貌为韧窝和解理台阶,-60℃冲击吸收功为110 J．熔合线及熔合线2 mm处断口形貌基本相同,只由放射区组成,无纤维区,微观特征为大面积的解理面,没有韧窝;微观组织为粗大粒状贝氏体,冲击吸收功非常低只有25 J．熔合线5 mm处断口纤维区面积较大,微观形貌含有大量的韧窝,微观组织为细小的铁素体、碳化物及粒状贝氏体,该区为焊接接头的正火区,具有优异的低温韧性,-60℃冲击吸收功为202 J．     

船用高强度钢焊接接头的应力腐蚀敏感性研究

本文采用慢应变速率拉伸试验法研究了两种船用钢12Ni3CrMoV和11Ni5CrMoV的焊接接头在人造海水中的应力腐蚀开裂行为，测定了接头各部位断裂时的应力场强度因子；并结合焊接接头的化学成分，显微组织、断口形貌，以及电化学特性对实验结果进行了讨论。     

大厚板内部焊接残余应力分布实验研究

本文采用两次切割轮廓法测试55 mm厚对接焊接接头的内部纵向和横向残余应力分布,分析大厚度板单V坡口多道焊接接头的内部应力特征。测试结果表明:轮廓法测试的内部应力结果和热弹塑性有限元数值计算结果符合较好;焊缝及其邻近区域的纵向应力为拉伸应力,峰值拉伸纵向应力出现在焊缝中心距上表面约10 mm深度;接头上半部分拉伸纵向应力幅值大于300 MPa,高拉伸应力分布宽度小于焊缝宽度;接头下半部分(特别是焊缝根部附近)大于200 MPa的拉伸纵向应力分布宽度远大于焊缝宽度;焊缝中心位置横向残余应力从上表面到下表面呈现拉应力-压应力-拉应力的分布趋势,距下表面0～5 mm区域为高横向拉伸应力区(大于300 MPa),且横向拉伸应力峰值出现在下表面附近。     

中厚板高强钢冷热多丝复合埋弧焊热循环参数测量

为解决中厚板高强钢埋弧焊(Submerged Arc Welding, SAW)焊缝热影响区(Heat Affected Zone, HAZ)热循环参数准确测量难题，自主研制多通道热电偶测温软/硬件系统，测量并比较不同焊丝组合(单丝和冷热多丝复合)对应的焊缝HAZ热循环主要参数。试验结果表明：与单丝SAW工艺相比，冷热多丝复合SAW工艺可解决SAW较大热输入产生的焊缝HAZ脆化问题，提高焊缝组织性能和焊接质量；在中厚板高强钢焊接过程中，冷热多丝复合SAW工艺可为温度场数值模拟计算分析提供实测数据，为各种工艺参数的确定与优化、焊缝HAZ的组织性能改善提供必要的理论基础。     

Ti(C,N)-Al_2O_3与40Cr焊接界面组织与接头强度研究

采用Cu73Ti27/Cu/Ag72Cu28非对称中间层,通过辅助脉冲电流液相扩散焊和常规钎焊,对Ti(C,N)-Al_2O_3陶瓷基复合材料和40 Cr钢进行了焊接试验,利用扫描电镜研究了焊接界面的微观组织及元素扩散行为.结果表明:辅助脉冲电流液相扩散焊可以减少焊缝中Cu-Ti金属间化合物的生成量,从而提高焊接接头的强度;液相区宽度随着焊接温度的提高而增加.而常规钎焊因为焊接温度较高,保温时间较长,易生成大量的Cu-Ti金属间化合物,降低了接头强度.     

CTOD Testing and Evaluation for Weld Joint of UOE Pipeline Steel

根据英国标准BS7448,对UOE直缝埋弧焊管不同钢级管线钢焊接接头进行裂纹尖端张开位移(CTOD)断裂韧度测试.结合加拿大标准CSA Z662-07及挪威船级社规范NDV-OS-F101,在试样形式选择、缺口取样方向、后期金相检验等方面对断裂韧性评定方法加以完善.试验结果表明X70、X65级管线钢均具有良好韧性,符合规范NDV-OS-F101的要求.X70级管线钢焊接接头各区域韧性分布规律为:母材性能最好,焊缝次之,热影响区(HAZ)相对较差.X65级管线钢其HAZ的韧性优于母材和焊缝.其原因是:X65级钢母材含有一定气孔、夹杂,断口出现分层裂纹,导致CTOD结果分散性大.另外,X65焊缝组织为混晶组织分布不均,含有大量M-A脆性组织物,导致韧性下降.该评定结果为海底管线钢制造工艺改进提供了依据,也为海洋工程结构安全性评估奠定了基础.     

焊接方法对6061铝合金接头性能影响的研究

针对6061铝合金采用TIG、MIG和FSW的焊接方法所得到的焊接接头性能进行试验研究,测试了3种方法得到的焊接接头的抗拉强度σb和延伸率δ,并对接头的微观组织和断口形貌进行了观察和分析,结果表明:搅拌摩擦焊接头的综合力学性能最好,MIG焊的接头强度要高于TIG焊接头的强度;搅拌摩擦焊接头的组织比母材细小,而熔化焊接头的晶粒中弥散着大量的析出相质点;TIG焊试样断口的韧窝比较浅,在韧窝附近有类似于准解理断裂的光滑平台,而MIG焊试样断口的韧窝也要比TIG焊试样断口的韧窝深,而FSW焊缝区的断口的韧窝尺寸要比TIG焊接头的韧窝小而深,许多小韧窝集聚成尺寸较大的韧窝。     

SiO2活性剂对铝合金TIG焊接接头性能影响

主要研究在铝合金TIG焊中添加SiO2活性剂对焊接接头显微组织的影响。试验结果表明,铝合金TIG焊时,其它工艺参数相同的情况下,在母材表面涂覆SiO2活性剂(5.3mg/cm2),可以得到较为细小的显微组织,从而改善机械性能;改变焊接电流(160A、180A、200A)时,该趋势依然存在。