钛合金惯性摩擦焊接头断裂韧性的研究

对钛合金惯性摩擦焊接头的断裂韧性（ＣＴＯＤ）进行了研究，并用光学显微镜和电子显微镜对裂纹尖端显微组织进行了分析。结果表明，焊态接头的断裂韧性较低，这主要与其显微组织细小有关，而焊后普通退火可以明显提高焊接接头的断裂韧性。     

薄壁结构焊接接头CTOD试验分析

设计测试薄壁结构平面应力断裂韧性的三点弯曲测试试样,应用于GH4169焊接接头CTOD测试试验。采用光学金相显微镜和扫描电镜观察分析各试样的裂纹扩展形貌和断口形貌。依据BS7448标准的规定分析CTOD测试过程有效性。结果表明,采用设计三点弯曲试样进行的GH4169焊接接头CTOD测试过程是有效的;GH4169母材的断裂韧性较好,裂纹为延性起裂特性;GH4169焊缝和熔合区的断裂韧性较差,裂纹为脆性起裂特性。     

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。     

大厚度TC4-DT钛合金电子束焊接接头微观组织和力学性能研究

对60mm厚TC4-DT钛合金锻件进行电子束焊接。通过对焊接接头显微组织观察,拉伸、冲击、断裂韧性测试,研究了该合金电子束焊接接头的力学性能。结果表明:TC4-DT钛合金具有良好的焊接工艺性能。焊缝为α相网篮组织,该合金电子束焊接接头的拉伸强度与基材相当,但冲击韧性与锻件相比略低。同时,该合金焊接接头也具有良好的损伤容限性能,与锻件相比焊接接头的断裂韧性下降约20%。     

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。     

添加纯钛夹层对TA15钛合金电子束焊接接头力学性能的影响

为了进一步优化TA15钛合金电子束焊接接头的强韧性匹配,研究了添加纯钛夹层对焊接接头力学性能的影响。利用扫描电镜对焊接接头显微组织进行了表征,对添加不同纯钛夹层条件下焊接接头的硬度、拉伸性能、冲击韧性、断裂韧性进行对比分析。研究结果表明:添加纯钛夹层对焊缝显微组织形态无明显影响;焊缝熔合区中部硬度存在低谷,而硬度在热影响区则出现峰值。     

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。     

LD10CS高强铝合金及其焊接工艺

LD10属热处理强化的Al-Cu-Mg-Si系高强铝合金,相当于美1014和苏AK-8(?)LD10CS的比强度为2.8×10~6cm,是航天型号产品的重要结构材料。LD10CS焊接的主要问题:一是在焊缝金属及半熔化区极易产生热裂纹(含结晶裂纹或液化裂纹);二是焊接接头的非等强性,接头强度和塑性低于母材,焊接接头强度系数低于50%;三是焊接接头的存放裂纹及低应力破坏。影响焊     

声发射技术在D6AC钢研究中的应用

本文讨论了声发射技术在D6AC钢断裂韧性试验、应力腐蚀试验和焊接延迟裂纹试验中的应用情况。结果表明,声发射技术可成功地用于测定D6AC钢断裂韧性中的开裂点与失稳点。声发射技术可以为D6AC铜应力腐蚀裂纹的扩展提供详细信息。对于检测D6AC钢的焊接延迟裂纹来说,声发射技术也是一种十分灵敏的检测工具。     

封严支撑环零件电子束焊裂纹研究

通过金相覆膜分析的方法，对GH141材料焊接裂纹性质进行了判定，分析了焊后裂纹产生的原因。采用改进焊前接头状态，降低零件焊后的残余应力，对焊道进行表面处理等工艺方法，有效的控制了应变时效裂纹的产生，解决了封严支撑环焊接的裂纹问题。     

焊接接头力学性能不均匀性的研究

研究１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ材料氩弧对接焊接头的力学性能不均匀性,用金相分析和微形剪切试验得到焊接接头上不同组织区的力学性能分布特性。结果表明,在熔合区组织不均匀性与力学性能不均匀性最为严重,是焊接接头最薄弱的环节。焊接接头的疲劳试验表明,初始裂纹一般发生在熔合区,同时焊接接头力学性能不均匀性会导致焊接接头疲劳寿命降低４０％～６０％     

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。     

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。     

平面应力条件下非均质焊接接头中的J主导

采用弹塑性大变形有限元, 以低匹配焊接接头为例, 研究了平面应力条件下非均质焊接接头中Ⅰ型裂纹的J主导问题。结果发现, 从应力场出发, J主导是有条件在的, 此条件与匹配有关而与裂纹或韧带长度无关。      

TC4钛合金扩散焊接头的力学性能

在温度为910℃,压力为3.4MPa条件下对TC4钛合金板材进行了扩散焊接,对获得的扩散焊接头取样进行金相观察,仅在接近接头表面材料深度为1mm范围内发现未焊合缺陷,其余部分焊合较好,表明在给定工艺下可获得质量良好的焊接头.随后对TC4扩散焊接头的力学性能进行了试验研究,分别开展了静拉伸试验、断裂韧性试验及焊缝附近区域的纳米压痕试验.试验结果表明,所制得的TC4扩散焊接头屈服强度为887MPa,抗拉强度为948MPa,断裂韧性为101.9MPa·m1/2,均与原材料的性能相差不大.纳米压痕试验的结果显示,接头焊缝区和母材区的显微弹性模量分别为180.2GPa和178.0GPa.      

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...     

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.     

激光喷丸对7075铝合金搅拌摩擦焊接头的影响

以7075铝合金试样的搅拌摩擦焊接头为对象,利用激光喷丸和常规喷丸工艺对其进行后续处理,通过试验对比分析了激光喷丸工艺对表面粗糙度、显微硬度、接头残余应力、裂纹扩展、疲劳寿命的影响。结果表明,经激光喷丸处理的搅拌摩擦焊接头的表面粗糙度远小于常规喷丸处理的接头表面,而对接头显微硬度的影响差异不大。激光喷丸可改变接头的残余应力分布,是增强搅拌摩擦焊接头抗疲劳性的有效方法,对其他焊接接头及构件的激光喷丸处理具有一定的参考价值。     

基于Tanaka-Mura模型的电子束焊接头疲劳裂纹萌生模拟

为揭示高温合金电子束焊接头的疲劳特性,对其开展了疲劳裂纹萌生数值模拟研究。考虑焊缝区微观组织特性,对Voronoi图法进行改进,建立了焊缝区包含柱状晶、细等轴晶及粗等轴晶的混合晶区微观组织模型;对ABAQUS进行二次开发,考虑晶粒随机取向,生成晶粒多滑移带模型。基于Tanaka-Mura位错滑移模型,编写了疲劳裂纹萌生算法,考虑晶界处裂纹的连接与合并,对算法进行了改进,并结合有限元计算建立了电子束焊接头疲劳裂纹萌生数值模拟方法。基于上述方法对GH4169电子束焊接头不同载荷大小的疲劳裂纹萌生进行数值模拟,分析了裂纹萌生过程及萌生寿命,并与试验结果进行对比验证;还探讨了不同热影响区晶粒尺寸对焊接接头疲劳裂纹萌生的影响规律。结果表明,电子束焊接头疲劳裂纹均萌生于热影响区,但随着载荷水平的提高,萌生位置向熔合区一侧靠近;当热影响区晶粒尺寸与母材区晶粒尺寸越接近时,接头疲劳寿命越长。     

INCOLOY800H焊接接头长期使用后裂纹的补焊

本文着重研究了在石油化工设备上采用的Incoloy800H焊接接头长期使用后裂纹产生的原因,提出了补焊裂纹的技术措施,并在1986年装置大修中现场实施,获得满意的结果。补焊接头使用两年后经着色检验,焊缝及热影响区均未发现裂纹。