LD10CS铝合金板材、焊接接头的断裂韌性研究及应用分析

本文运用线弹性断裂力学理论,用表面裂纹法,研究了LD10CS铝合金板材及其焊接接头的断裂韧性和裂纹尺寸对断裂应力的影响,并分析了焊接接头低韧性部位的断口特征。结合箱体实际,分析讨论了断裂韧性参数的应用。     

LD10CS铝合金及TA7低间隙钛合金在低温下的力学性能

本文是LD10CS铝合金板材及TA7低间隙钛合金棒材在液氢温度下的力学性能试验报告。其中包括LD10CS铝合金1.5、3、6毫米三种厚度的板材和焊接接头,以及TA7低间隙钛合金的光滑试样、缺口试样及螺纹试样在室温、液氧、液氮及液氢温度下的力学性能试验。试验结果以表格及曲线图的形式给出,并对上述材料的力学性能随温度而变化的关系做了粗略的描述与讨论。     

TC4钛合金电子束焊接接头低周疲劳性能研究

采用应变控制方法,测试了TC4钛合金电子束焊接接头及母材低周疲劳性能,记录并比较了不同位置处的载荷-应变曲线,利用扫描电镜观察分析了低周疲劳断裂方式及断口形貌。研究结果表明:在高应变条件下,由于焊接接头区塑性变形能力较差,其低周疲劳寿命低于母材,低应变条件下,母材与焊接接头低周疲劳寿命相当;低周疲劳试样最终失效断裂均发生在母材区,但焊接接头区也存在明显表面裂纹,这与焊接接头区具有较高的强度、抗塑性变形能力及抗疲劳裂纹扩展能力有关。     

用于预腐蚀航空铝合金材料疲劳寿命分析的腐蚀当量裂纹的抛物线模型

为了节省直升机材料研制费用并缩短研发周期,本文试图以理论模拟方法代替腐蚀疲劳试验。试验测定了2种航空铝合金材料LD2CS和LD10CS的预腐蚀疲劳性能,根据试验观测现象和断口扫描电子显微镜(SEM)分析结果,建立了新的腐蚀凹坑当量裂纹的抛物线模型,并基于线弹性断裂力学方法推导了预腐蚀铝合金表面腐蚀凹坑当量裂纹的应力强度因子新公式,发展了疲劳载荷作用下航空铝合金材料的预腐蚀疲劳寿命估算方法。最后,采用本文的模型和算法对2种铝合金材料LD2CS和LD10CS的预腐蚀疲劳性能进行了模拟,发现本文所提新模型和算法的模拟结果与试验数据吻合良好,预测得到的预腐蚀铝合金疲劳性能比传统的半椭圆模型和半圆模型具有更高的预测精度。     

TiAl/TiAl、TiAl/TC4真空电子束焊接头组织及缺陷分析

采用电子束焊接方法对航空航天用的新型结构材料TiAl合金的自体及与TC4的异体对接接头进行了焊接试验,并利用光学金相和元素能谱分析方法(EDS)对TiAl/TiAl及TiAl/TC4电子束焊接接头的组织结构和连接状况进行了研究.研究结果表明TiAl/TiAl的焊缝组织为铸态TiAl柱状晶组织,焊缝内部及熔合线热影响区附近有大量冷裂纹产生,接头强度恶化;过高的焊接速度及粗晶的TiAl母材是导致TiAl/TiAl接头中产生裂纹的主要原因;TiAl/TC4焊缝为近Ti3Al的支晶混合组织,因TiAl与TiAl相比具有较好的延塑性,从而使TiAl/TC4焊缝的抗裂性能提高,接头中未见有冷裂纹出现,这说明TiAl/TC4接头拥有比TiAl/TiAl接头更好的电子束焊接性.     

LD10高强铝合金真空扩散焊工艺研究

针对LD10铝合金真空扩散焊工艺，较详细地分析了焊接温度、压力和保温时间对接头质量的影响和作用。试验指出，焊前试件的表面清理是很重要的；接头的抗拉试验表明，不需加任何中间层金属，LD10铝合金的搭接接头抗拉强度系数大于80％．本试验条件下的最佳扩散焊工艺参数为：焊接温504℃；保温时间3h，焊接压力4MPa．     

D6AC钢用高韧性焊丝的研制

焊接接头冷裂纹是超高强钢应用中的关键。解决冷裂纹的途径是:1,提高焊缝性能,特别是断裂韧性和抗应力腐蚀性能;2,控制扩散氢含量;3,减小拘束应力。我们研制了 D6AC 钢焊接用高韧性焊丝,焊接接头的强度(σ_b),断裂韧性(K_(IC)),及焊缝的抗应力腐蚀性 (K_(ISCC)) 与基体相等,故又名“三等”焊丝。在此基础上配合控制其他工艺条件,解决了 D6AC 钢的焊接冷裂纹问题。300毫米模拟件试验成功,证明了“三等”焊丝的应用可靠性。     

300M超高强度钢及其电子束焊接接头高周疲劳断裂机制研究

测试了300M钢母材及电子束焊接接头高周疲劳性能,并结合断口宏/微观形貌分析了其高周疲劳断裂机制。结果表明:焊接接头高周疲劳性能低于母材的疲劳性能。母材试样表面微观缺陷以及硬脆的非金属夹杂Ti(C,N)粒子是诱导其疲劳微裂纹形成的两大因素。通过对电子来焊接接头高周疲劳断裂机制的分析认为:一方面,焊缝柱状晶结合强度低;另一方面,焊缝柱状晶粗大,晶面平直,且分布方向不一,在外加载荷作用下应变不协调,使沿最大切应力方向分布的柱状晶在低循环次数下即沿晶界开裂形成疲劳微裂纹。     

16Co14Ni10Cr2MoA超高强度钢可焊性的研究

对１６Ｃｏ１４Ｎｉ１０Ｃｒ２ＭｏＡ钢进行了裂纹倾向性试验和氩弧焊焊接接头的力学性能及组织的分析。结果表明，该超高强钢的焊接性良好，不仅接头强度高，而且塑性仍保持很高水平。     

聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚乙烯薄膜的超声波焊接

研究了12μm聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/30μm聚乙烯(PE)薄膜超声波焊接工艺,发现焊接振幅在2-10μm,对焊接接头热合强度的影响不大;其焊接接头的热合强度最大值出现在焊接振幅4-7μm。随着焊接时间的延长和焊接压力的增大,焊接接头的热合强度呈先增大后减小的变化规律。对不同工艺参数下焊接区域的结晶程度的分析结果说明,PET/PE薄膜焊接接头热合强度与接头的结晶程度有关,随着焊接时间、焊接振幅、焊接压力增加,焊接区域试样的结晶程度先减小后增大,焊接接头的热合强度先升高后降低。PET/PE薄膜超声波焊接接头的熔融区域较宽,断面凹凸不平,出现拉出凸起部分,表现为韧性断裂特征。     

《材料工艺》一九七九年总目录

金属材料及工艺一号钎焊合金的研制(第3期)YZL-30铸造铝合金泵壳研制(第3期)Fe-Cr-Co-Si 可加工永磁合金的研制(第3期)LD10CS 铝合金板材、焊接接头的断裂韧性研究及应用分析(第3期)推荐一种金属修补工具〈译文〉(第3期)长期时效对铌合金 C-103、Cb-1Zr、Cb-752和钼合金 Mo-TZM 塑性的影响〈译文〉(第5期)     

焊接工艺方法对6061-T6铝合金焊接接头疲劳性能的影响

通过对6061铝合金MIG焊接头和TIG焊接头在对应的加载应力条件下疲劳寿命的测定,对比分析了两种工艺方法对铝合金焊接接头疲劳性能的影响。结果表明,在加载应力低于焊接接头静载力学性能的90%时,焊接接头的疲劳寿命均能满足需求背景的需要(100000次不破坏)。同样载荷条件下,MIG焊接头的疲劳性能优于TIG焊接头,尤其是在高应力条件下,MIG焊接头的优势更为明显。焊接接头显微组织分析表明,MIG焊接头比TIG焊接头具有更为细小的晶粒和焊接热影响区,有效地提高了接头的滑移形变抗力,抑制了循环滑移带的形成和开裂,从而提高接头的疲劳性能。疲劳断口分析显示,试件的表面缺陷(疏松、气孔、夹杂等)及机械损伤是疲劳裂纹主要的策源地。     

焊接参数对QCr0.8/1Cr21Ni5Ti电子束焊接头力学性能的影响

在真空度为5.4×10-2Pa,保持加速电压60 kV不变,表面聚焦状态下,改变电子束束流及焊接速度,对铬青铜(QCr0.8)与双相不锈钢(1Cr21Ni5Ti)进行了电子束对中焊接试验.通过光学金相、SEM对焊缝组织及接头断口进行了分析,并对接头进行了拉伸试验和接头区的微区显微硬度测试.研究表明,接头强度随焊接束流及焊接速度的改变呈近抛物线变化规律,接头断口呈典型的韧窝断裂特征,接头塑性较好,但总体强度偏低;焊缝区的显微硬度分布出现宏观不均.     

添加硼元素对Ni-25at%Si/Ti600接头组织性能的影响规律

以高温钛合金和自共晶镍硅合金为母材,使用额外添加硼元素的Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料进行钎焊连接,针对硼元素含量和钎焊对接头界面结构和力学性能的影响进行探究。通过对Ni-25at%Si/Ti-Zr-Ni-Cu+B非晶钎料/Ti600接头的界面组织结构进行优化实现钎焊结构性能的提升,获得质量良好的钎焊接头。研究结果表明,通过引入硼元素可调控钎焊过程,继而获得TiB晶须,这种晶须能对Ti₂Ni层产生复合强化的作用,进而使接头高温钛合金侧界面的残余应力明显下降,减缓接头开裂的速度,同时结合拔出强化方式对裂纹的扩展起到阻碍作用,从而提高接头的强度。1 213 K/10 min工艺条件下的镍硅合金/高温钛合金钎焊接头的平均强度高于不含硼元素增强的接头,达到84 MPa,同时确保在接头内部不会出现裂纹和孔洞,进而达到提升镍硅合金/高温钛合金钎焊接头质量的效果。     

钛合金焊接的常见缺陷及其预防

钛和钛合金的突出优点是比强度高、中温性能和耐腐蚀性好。从 60年代起 ,钛合金即开始用于飞机结构 ,到 80年代 ,军用飞机的钛用量已占飞机结构重量的 2 0 %～ 2 5% ,这种趋势还将继续发展。我国制造的军用飞机也已经采用了钛合金 ,钛合金焊接可能产生的缺陷及其预防亦日益受到重视。1　钛合金焊接常见缺陷的成因钛有 2种晶格结构 :882℃以下为密排六方晶格结构 ,称为α钛 ;882℃以上为体心立方晶格结构 ,称为β钛。钛合金焊接的常见缺陷主要有 3种 :焊接接头脆化 ;焊接接头裂纹 ;焊接接头中的气孔。1 1　气体等杂质污染引起的焊接接头脆化…     

GH536镍基高温合金焊接接头力学性能与断裂特征研究

对GH536合金焊接接头的硬度进行测试和分析,对母材及焊接接头进行室温和500℃拉伸试验,并分析了断裂特征,分析了母材和焊接接头不同区域的断裂韧度。结果表明:热影响区硬度未见明显变化,与母材一致;从熔合线到焊缝中心,由于枝晶变细,显微硬度逐渐升高。焊接接头整体室温拉伸强度、屈服强度和断后伸长率分别为810MPa,392MPa和30%,达到了母材的99.6%,99.7%和93.8%;在500℃时,接头整体抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为678MPa,300MPa和26%,达到了母材的98.1%,96.8%和78.8%;GH536合金焊接接头具有良好的力学性能。在熔合区组织不均匀性最为严重,熔合区是GH536合金焊接接头的薄弱环节。在室温和500℃,母材及焊接接头的断裂方式均为塑性断裂。     

铌合金与不锈钢异种金属焊接技术研究进展

铌与不锈钢作为重要的结构材料,在航空航天领域得到广泛应用。然而,二者焊接时容易生成脆性金属间化合物且接头内部焊接残余应力大,容易引发接头开裂。本文针对铌合金与不锈钢焊接的研究现状,综述了目前铌与不锈钢主要连接方式：爆炸焊、钎焊和熔焊等。爆炸焊和钎焊虽然能够抑制焊接裂纹,但爆炸焊接复杂的焊接工艺和钎焊较低的接头强度难以满足铌/不锈钢复合结构的应用需求。熔化焊接接头残余应力大,焊缝内部存在较多脆性Nb-Fe金属间化合物,导致接头力学性能较低。针对上述问题对铌合金与不锈钢熔化焊接进行了展望：开展有限元模拟工作指导焊接工艺优化,向焊缝中引入第3组元改善铌与不锈钢的焊接性并探索合理的热处理工艺提高接头强度。     

塑料复合薄膜超声波焊接工艺研究

对聚对苯二甲酸乙二醇酯(12μm PET)/流延聚乙烯(30μm PE)和聚酯(12μm PET)/聚丙烯(30μm CPP)两种复合薄膜进行超声波焊接工艺研究,发现焊接振幅、焊接时间、焊接压力都影响焊接接头的热合强度.结果表明,聚乙烯基复合薄膜焊接接头的热合强度明显高于聚丙烯基复合薄膜;采用大焊接振幅和短焊接时间的焊接方式或采用小焊接振幅和长焊接时间的焊接方式,能够得到相似的焊接质量;PET/CPP复合薄膜在适宜的焊接振幅范围内(5～7μm)的焊接接头热合强度高,PET/PE复合薄膜的焊接接头热合强度受焊接振幅的影响较小;随着焊接时间的延长,两种复合薄膜焊接接头的热合强度呈现先增加后减小的变化趋势;当焊接压力约为150 N时,两种复合薄膜的焊接接头热合强度均达到最大值.     

高温合金线性摩擦焊接头疲劳裂纹扩展有限元分析

为了表征高温合金线性摩擦焊接头疲劳服役环境下疲劳裂纹的萌生及扩展行为,揭示裂纹扩展对接头失效的影响机制,基于有限元法研究高温合金线性摩擦焊接头疲劳裂纹扩展的行为及其重要影响因素.以接头失效内因(孔洞、硬质夹杂、残余应力)为研究对象,建立不同几何和位置特征的含有初始孔洞及夹杂的疲劳接头有限元模型,研究不同特征下疲劳接头裂...     

焊接速度对TC18电子束焊接接头拉伸性能的影响试验研究

将电子束焊接的TC18厚板分成上、中、下3层,在其他条件不变的情况下,借助拉伸力学性能测试、扫描电镜观察等方法,通过改变焊接速度,研究不同焊接速度对焊接接头拉伸性能的影响。结果表明,焊接速度分别为6mm/s,8mm/s和10mm/s时,接头的拉伸性能均不同,随着焊接速度的升高,接头分层切片的强度和塑性升高。焊接速度为10mm/s时,接头底部的屈服强度、抗拉强度和塑性相对较好。