钎焊接头界面断裂力学试验研究

通过ＧＨ４０３３合金钎焊接头界面断裂力学试验,研究了钎焊接头界面断裂行为,获得了钎焊接头界面裂纹的临界应变能释放率,分析了影响界面断裂特征的因素,为钎焊接头界面断裂性能评定提供了参考依据。     

流动摩擦点焊界面质量控制研究

对1mm厚6061-T6铝合金进行流动摩擦点焊试验,通过测试各种工艺条件下的焊接接头剪切性能,结合金相组织观察及断裂特征分析,研究了不同工艺参数对焊接接头焊核区、热机影响区、热影响区微观组织和剪切性能的影响。结果表明:在本次试验研究范围内,随着搅拌头焊接转速和焊接时间的增加,焊接接头的剪切性能逐渐提高;当焊接转速与焊接时间确定时,焊接接头的剪切性能随下压力的逐步增加呈现先增大后减小的趋势。当下压力F≤2300N时,"Hook"缺陷未上翘至上板顶部,焊点断裂模式为"剪切"断裂;当下压力F2300N时,"Hook"缺陷上翘至上板顶部,焊点断裂模式为"插入"断裂。当下压力F=2300N,搅拌头旋转速度为2000r/min,焊接时间为10s时,1mm厚6061-T6铝合金流动摩擦点焊接头剪切性能和成型质量较好。     

30Cr3钢壳体淬火状态下真空电子束焊接工艺

为解决淬火状态下30Cr3超高强度钢在真空电子束焊接时易产生冷裂纹、过热区脆化及热影响区软化等问题,在对材料性能分析的基础上,采取了提高真空度、提高加速电压、焊前预热、选择合适的焊接速度以及焊后回火处理等措施。结果表明,金相分析未发现缺陷,试样断口为塑性断裂,试片焊缝强度系数达0 96,产品爆破压力pb>27MPa。证明该方法可满足设计要求的焊接接头,为固体火箭发动机壳体的生产提供了新的工艺方法。     

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。     

钎妆关界面断裂力学试验研究

通过ＧＨ４０３３合金钎焊接头界面断裂力学试验,研究了钎焊接头界面断裂行为,获得了钎焊接头界面裂纹的临界应变能释放率,分析了影响界面断裂特征的因素,为钎焊接头界面断鲜明性能评定提供了参考依据。     

电子束焊接能量对焊缝力学性能的影响研究

电子束焊接能量对TC4钛合金焊缝力学性能具有一定的影响。随着电子束焊接次数的增加,焊缝能量输入增加,焊接残余拉应力逐渐增大,焊缝拉伸性能和断裂延伸率降低;当焊接次数达到6次时,拉伸强度为927MPa,低于母材强度的90%,无法满足GJB1718A-2005 I级标准要求;当焊接次数达到4次时,焊缝断裂伸长率低于10%。     

30CrMnSiA钢轴类结构的电子束焊接工艺及力学性能研究

30CrMnSiA钢有较好的力学性能和焊接性能,是常见的航空用材。本课题选取了30CrMnSiA厚板材和管材进行电子束焊接,研究了12mm和16mm锁底焊接的电子束焊接工艺及电子束焊接接头的拉伸性能,并分析了焊接接头的断裂情况。     

异种高强铝合金间搅拌摩擦焊接头组织与性能研究

通过搅拌摩擦焊接技术成功连接了两种应用于航天工业的铝合金2195-T8和2219-T87。实验中固定焊接转速,研究了焊缝组织和力学性能随焊接走速的变化关系,发现焊核区上部异种材料间有明显界面,且该界面形貌受焊接走速影响剧烈。同时在焊接速度较高时,发现一种新的搅拌摩擦焊接接头的断裂模式。此种断裂模式与焊核区上部形成的异种材料间界面形貌和冶金结合强度有关。本文探讨了其产生原因及其对接头力学性能的影响。     

焊缝的Mis－Match效应

失配焊接接头焊接区局部力学和整体变形行为与均质材料行为有明显差异，焊缝失配对焊接结构的弹塑性断裂有较大影响．本试验综合介绍了有关失配焊缝和热影响区裂纹驱动力、断裂韧度测试和缺陷评定等方面的研究进展及主要问题，对于焊接结构的安全设计与评定具有一定的理论和工程实际意义．     

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。     

铝合金搅拌摩擦焊表面冷喷涂层的结构与耐蚀性

采用冷喷涂技术在2219铝合金搅拌摩擦焊接头上制备Al涂层,以提高搅拌摩擦焊接头耐蚀性。通过数字显微镜、扫描电镜、电化学工作站对Al涂层的结构及耐蚀性进行表征。结果表明:冷喷Al涂层质量良好,孔隙率仅为0.77%,涂层内部存在等轴晶、细化晶粒以及拉长晶粒,涂层界面以机械咬合为主,涂层/接头区界面质量明显优于涂层/母材区界面;电化学数据显示,涂层腐蚀敏感性较低,自腐蚀电位和腐蚀电流密度均低于热影响区,冷喷涂层降低了搅拌摩擦焊接头的腐蚀敏感性;晶间腐蚀实验表明,腐蚀6 h后,涂层最大腐蚀深度仅为热影响区最大腐蚀深度的50%,证明冷喷涂技术显著改善了搅拌摩擦焊接头的耐腐蚀性。     

30CrMnSiA钢轴类结构的电子束焊接工艺及力学性能研究

30CrMnSiA钢有较好的力学性能和焊接性能,是常见的航空用材.本课题选取了30CrMnSiA 厚板材和管材进行电子束焊接,研究了12mm和16mm锁底焊接的电子束焊接工艺度电子束焊接接头的拉伸性能,并分析了焊接接头的断裂情况.     

TC4/TA16异种金属焊接接头的断裂机理研究

为了探明TC4/TA16异种钛合金氩弧焊接头的断裂机理,对焊接接头进行了力学测试,同时对不同部位进行了显微组织观察、硬度试验及断裂韧性测试,最后对断口形貌进行了显微观察。结果表明：TC4/TA16异种焊接接头拉伸屈服强度接近TA16母材,抗拉强度和延伸率均低于两母材。断裂模式为塑性断裂,拉伸薄弱环节位于TA16侧热影响区,该区硬度低,晶粒尺寸大。由于热输入不均匀造成焊接接头不同区域不同的组织结构。TC4热影响区为网篮组织。TA16侧热影响区由于导热慢,长时间处于过热区,使晶粒长大,在外力作用下产生畸变。裂纹的扩展途径曲折,需要吸收较大的能力才能扩展,断裂韧性高,断裂韧性断口出现典型深而大的韧窝形貌,为塑性断裂。TC4侧热影响区的断裂韧性差,为缺口断裂的薄弱环节。为了避免破坏,要求在焊接过程中应该合理控制焊接温度和冷却速率,减低缺陷。     

TC4钛合金薄板多束流电子束焊接变形控制研究

采用电子束高频偏转扫描技术实现了多束流电子束焊接,在焊接的同时增加两个辅助电子束热源进行TC4钛合金薄板的焊后缓冷,利用辅助热源在焊缝两侧产生的热应力来改变焊件的应力分布,达到减小焊后应力、控制焊接变形的目的。重点研究了辅助热源位置和能量分配等工艺参数对焊接变形的影响。实验结果表明,采用辅助热源进行焊后缓冷可以有效减小焊接变形,当D=5mm,H=10mm,电子束束流为9.3m A,能量分配为16.25%时,1mm厚的TC4钛合金薄板焊接变形最小。     

TC4钛合金薄板多束流电子束焊接变形控制研究

采用电子束高频偏转扫描技术实现了多束流电子束焊接,在焊接的同时增加两个辅助电子束热源进行TC4钛合金薄板的焊后缓冷,利用辅助热源在焊缝两侧产生的热应力来改变焊件的应力分布,达到减小焊后应力、控制焊接变形的目的。重点研究了辅助热源位置和能量分配等工艺参数对焊接变形的影响。试验结果表明,采用辅助热源进行焊后缓冷可以有效减小焊接变形,当D=5mm,H=10mm,电子束束流为9.3m A,能量分配为16.25%时,1mm厚的TC4钛合金薄板焊接变形最小。     

随焊激冷对LY12CZ铝合金焊接热裂纹倾向影响的研究

采用自行研制的柔性接触式激冷器,分别以液氮和水作为冷却介质,研究了随焊激冷对ＬＹ１２ＣＺ铝合金焊接热裂纹率的影响。同时结合跨焊缝两侧横向位移的实时测量结果,分析了随焊激冷影响热裂纹率的作用机理。研究表明,采用随焊激冷工艺能够有效地降低ＬＹ１２ＣＺ铝合金的焊接热裂纹率,其原因在于随焊激冷显著增加了ＢＩＲ（脆性温度区间）内表观横向收缩量。     

AA2024铝合金搅拌摩擦焊接头特性研究

对6 mm厚AA2024-T4铝合金搅拌摩擦焊接头特性进行了研究。通过拉伸试验,得到了应力-应变曲线。用光学显微镜、显微硬度仪以及扫描电镜对焊接接头进行了金相分析、硬度测试以及断口分析。结果表明：试件断裂属于韧性断裂;断裂发生在前进侧热机影响区/热影响区的过渡区;当搅拌头转速为800 r/min,焊接速度为100 mm...     

超高强度钢焊接冷裂敏感性研究

本文对 D6AC 钢和406A 超高强度钢的焊接冷裂敏感性进行了研究。研究结果表明,在室温时,D6AC 钢焊接接头的σ_(Gr)为8kg/mm~2。随着预热温度的提高,σ_(Gr) 也相应增加。采用150—200℃预热,σ_(Cr)为30kg/mm~2,有利于避免接头冷裂;室温时,406A 钢焊接接头的σ_c~r 为6kg/mm~2,随着预热温度的提高,σ_c~r 则增加很少,对避免冷裂效果不明显。     

辅助冷,热源防止焊凝固裂纹的研究

控制焊缝凝固时所受的拉伸应变是防止焊缝凝固裂纹产生的有效方法之一。利用数值模拟和试验研究了施加辅助冷、热源改变焊接温度场，减少焊缝所受的拉伸应变的规律以及施加冷。热源后对焊接接头组织和硬度的影响。研究表明，辅助热源的能量密度及施加位置合适时，可以有效地降低伸应变，防止凝固裂纹产生；施加辅助冷源也可以降低焊缝所受的拉伸应变，但效果不如辅助热源显著，在本试验条件下施加辅助冷、热泊对焊接接头的组织影响不     

钛合金电子束焊接表面残余应力的测试和有限元分析

采用多束电子束流焊接Ti60钛合金,并利用小孔法和有限元分析方法分别测试和模拟焊后残余应力值.对焊前预热、焊后缓冷和焊前预热+焊后缓冷三种焊接工艺下的残余应力值进行比较,研究残余应力的分布规律.研究结果表明,在垂直焊缝截面上,纵向残余应力σx的模拟结果与测试结果在变化趋势上基本一致.在平行焊缝截面上,实测与模拟纵向残余应力σx的分布规律相似.证明了有限元模型的合理性和可靠性.采用预热+焊接的焊接工艺对残余应力影响不大,采用焊接+缓冷的焊接工艺可以改变残余应力的分布.