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螺旋扫描激光功率对双脉冲CMT电弧热场的影响
1
作者 张刚 刘忠义 +2 位作者 蒙旭 石玗 樊丁 《焊接学报》 北大核心 2025年第8期45-54,共10页
为了探究螺旋型扫描激光功率对铝合金双脉冲冷金属过渡(cold metal transfer, CMT)增材电弧热场、熔滴过渡行为及气孔缺陷的影响规律,设计变功率激光电弧复合增材制造对比试验,并利用红外热成像、光谱测量和高速摄像技术研究分析引入扫... 为了探究螺旋型扫描激光功率对铝合金双脉冲冷金属过渡(cold metal transfer, CMT)增材电弧热场、熔滴过渡行为及气孔缺陷的影响规律,设计变功率激光电弧复合增材制造对比试验,并利用红外热成像、光谱测量和高速摄像技术研究分析引入扫描激光后近熔池表面电弧径向温度场分布、复合交叉区等离子体行为以及对熔滴过渡和气孔缺陷的影响.结果表明,双脉冲CMT近熔池表面电弧径向温度场变化剧烈,温度梯度大,电弧稳定性较低.当引入600~1 200 W扫描激光时,电弧径向温度分布趋于均匀化,温度梯度明显减小,近熔池表面电弧温度显著提高(最高温度可提高约900℃),促使Mg,Al原子电离产生更多数量的Mg Ⅱ,Mg Ⅲ,Al Ⅱ及Al Ⅲ离子,提高电弧稳定性;当激光功率为600 W和1 200 W时,电子密度分别增加6%和17%,电子温度分别提高400 K和800 K.激光金属蒸气有效降低熔滴过渡频率,减弱熔滴对熔池的冲击作用,使熔池趋于稳定;同时,增材件气孔数量明显减少、分布趋于分散化,当激光功率为1 200 W时,气孔几乎消失殆尽. 展开更多
关键词 铝合金 振镜扫描激光-双脉冲CMT复合 温度场 等离子体
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超声辅助SiO_(2)纳米颗粒强化铝/铜等离子弧熔钎焊工艺
2
作者 樊丁 张欢 +2 位作者 黄健康 李岩 谢宇航 《材料工程》 北大核心 2025年第2期133-141,共9页
利用超声波辅助纳米强化等离子弧熔钎焊工艺成功实现了铝/铜异种金属的连接,并获得了形态良好的铝/铜搭接接头。使用SEM、EDS、XRD、拉伸实验和导电性能测试等方法,分析研究了超声波和SiO_(2)纳米颗粒对搭接接头的宏观和微观形貌、组织... 利用超声波辅助纳米强化等离子弧熔钎焊工艺成功实现了铝/铜异种金属的连接,并获得了形态良好的铝/铜搭接接头。使用SEM、EDS、XRD、拉伸实验和导电性能测试等方法,分析研究了超声波和SiO_(2)纳米颗粒对搭接接头的宏观和微观形貌、组织结构、力学性能以及导电性能的影响。结果表明:在超声波和SiO_(2)纳米颗粒耦合作用下得到的搭接接头,液态铝在铜表面的铺展和润湿效果更好,焊缝正面成形良好,接头主要由金属间化合物层区和Al-Cu共晶区组成,金属间化合物层的厚度明显减小,接头力学性能显著提高,采用了SiO_(2)纳米颗粒和超声波的铝/铜接头的相对电导率为153.527%IACS,导电性能有所改善。 展开更多
关键词 超声振动 SiO_(2)纳米颗粒 金属间化合物 力学性能 导电性能
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不锈钢复合板的焊接工艺研究现状及进展 被引量：4
3
作者 李小兵 束长荣 +4 位作者 陆立婷 陈程 郑传波 镇凡 麻晗 《中国冶金》 北大核心 2025年第1期15-31,共17页
为了给不锈钢复合板焊接工艺优化和质量控制提供理论依据,综述了其结构特点、制备技术和焊接工艺。首先,分析了不锈钢复合板的层状结构特征,介绍了复合板的常见制备方法与过程。然后,分析了不锈钢复合板的焊接特性和工艺难点,从不锈钢... 为了给不锈钢复合板焊接工艺优化和质量控制提供理论依据,综述了其结构特点、制备技术和焊接工艺。首先,分析了不锈钢复合板的层状结构特征,介绍了复合板的常见制备方法与过程。然后,分析了不锈钢复合板的焊接特性和工艺难点,从不锈钢复合板焊接接头结构设计入手,讨论了焊接方法、焊接材料、焊接坡口、焊接顺序以及焊接前/后处理等有关因素对焊接接头组织性能的影响,研究了焊接过程组织演变规律及其与焊接接头各项性能的关系,总结了不锈钢复合板焊接性能调控的研究现状。进一步地,根据焊接技术发展,探讨了不锈钢复合板焊接采用的新方法、新材料,阐述了焊接工艺研究的数值模拟方法及应用。最后,对不锈钢复合板的焊接工艺方法和性能控制措施进行了展望。 展开更多
关键词 不锈钢复合板 焊接工艺 焊接接头 界面 组织性能 研究现状 进展
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TA5钛合金激光与电子束焊接组织及性能对比研究 被引量：2
4
作者 雷小伟 廖志谦 +7 位作者 吕逸帆 高福洋 刘希林 吴浩然 李渤渤 马照伟 郝健 袁飞 《热加工工艺》 北大核心 2025年第6期153-158,共6页
采用10 mm厚TA5钛合金,进行大功率光纤激光“匙孔”焊接及高压电子束焊接工艺研究。结果表明,激光和电子束焊接均可得到成型优良的“匙孔”接头,电子束焊接线能量密度更高。两种工艺均可实现焊缝正面光滑成型,但焊缝背部成型激光焊接更... 采用10 mm厚TA5钛合金,进行大功率光纤激光“匙孔”焊接及高压电子束焊接工艺研究。结果表明,激光和电子束焊接均可得到成型优良的“匙孔”接头,电子束焊接线能量密度更高。两种工艺均可实现焊缝正面光滑成型,但焊缝背部成型激光焊接更优。两种工艺均实现了深宽比>2∶1的高能束形貌焊缝截面,电子束深宽比更大。激光焊焊缝区形貌为典型的“束腰”形,而电子束焊缝区为典型的“I”形貌。通过ABAQUS仿真,印证了两种焊接方法焊缝截面形态的差异。两种焊缝区柱状晶区明显,各原始β柱状晶区为典型的的竞争生长模式,焊缝区主要为典型α型钛合金焊缝形貌,即锯齿状α混合点状β。两种工艺焊接焊缝的射线检测和渗透检测均满足无损检测标准要求。激光焊接和电子束焊接头强度分别达到800、700 MPa以上,两种工艺弯曲测试能够满足标准。硬度检测显示,焊缝区硬度略有升高,但完全能够满足钛合金焊接接头硬度变化范围的标准要求。 展开更多
关键词 TA5钛合金 激光焊接 电子束焊接
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铜/钢异种金属高能束焊接技术的研究现状 被引量：1
5
作者 赵健 石磊 +3 位作者 崔烺 陆煜 王英 陈东亮 《热加工工艺》 北大核心 2025年第3期7-13,共7页
随着异种金属复合结构件的应用日益广泛,铜/钢的焊接方法在工程应用中显得尤为重要。由于高能束焊接具有焊缝深宽比大、精确可控的聚焦方式以及焊件热变形小等优点,成为异种金属材料焊接领域的研究热点。在铜/钢异种金属焊接特点的分析... 随着异种金属复合结构件的应用日益广泛,铜/钢的焊接方法在工程应用中显得尤为重要。由于高能束焊接具有焊缝深宽比大、精确可控的聚焦方式以及焊件热变形小等优点,成为异种金属材料焊接领域的研究热点。在铜/钢异种金属焊接特点的分析基础上,综述了国内外铜/钢异种金属电子束焊接与激光焊接两方面的研究现状,归纳总结了研究中出现的问题及解决方法,并对其未来发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 铜/钢异种金属 高能束焊接 电子束焊接 激光焊接
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新型Ti-Al-Cr-Mo-Zr钛合金焊丝激光焊接头组织性能 被引量：1
6
作者 方乃文 冯志强 +4 位作者 武鹏博 黄瑞生 罗玖田 黎泉 信国松 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第1期147-155,共9页
通过优化Cr-Mo-Zr的协同作用机制开发了钛合金实心焊丝,选择具有均匀的熔滴受力状态、稳定的熔滴过渡形式的液桥过渡进行激光填丝焊,最终实现了20 mm厚Ti64钛合金板的优质焊接。经过观察和测试发现Ti-Al-Cr-Mo-Zr钛合金实心焊丝具有足... 通过优化Cr-Mo-Zr的协同作用机制开发了钛合金实心焊丝,选择具有均匀的熔滴受力状态、稳定的熔滴过渡形式的液桥过渡进行激光填丝焊,最终实现了20 mm厚Ti64钛合金板的优质焊接。经过观察和测试发现Ti-Al-Cr-Mo-Zr钛合金实心焊丝具有足够的挺度和松弛度,为后续的激光填丝焊接时光束与焊丝所需的精准对中和稳定送丝提供了保障;焊缝中大于10°的大角度晶界占比为97.8%,几何必要位错密度较低,小尺寸晶粒的占比较大,焊缝表现出总体取向性不强,织构不明显且分布随机,最大基面取向密度仅为12.66;焊接接头的平均抗拉强度为901 MPa,平均断后伸长率为21%,室温冲击韧性分布在29~33 J之间。自主开发设计的Ti-Al-Cr-Mo-Zr系钛合金实心焊丝对于获得强度和塑韧性协同优化的焊接接头具有重要的作用,为钛合金焊接结构长期安全服役提供了基础技术支撑。 展开更多
关键词 钛合金 Ti-Al-Cr-Mo-Zr焊丝 组织性能
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搅拌摩擦焊在镁合金焊接中的应用与进展 被引量：2
7
作者 王鹏 吴璇 +2 位作者 张喆 钱志杰 高吉成 《兵器材料科学与工程》 北大核心 2025年第1期155-164,共10页
近年来,镁合金在航空航天、汽车电子、轨道交通等领域的需求日益增长,焊接是保障镁合金工业化应用的重要技术手段。搅拌摩擦焊(FSW)因其绿色环保、焊接效率高、接头性能好等优势在镁合金焊接中得到了一定的应用。本文从工艺参数与性能... 近年来,镁合金在航空航天、汽车电子、轨道交通等领域的需求日益增长,焊接是保障镁合金工业化应用的重要技术手段。搅拌摩擦焊(FSW)因其绿色环保、焊接效率高、接头性能好等优势在镁合金焊接中得到了一定的应用。本文从工艺参数与性能、镁合金FSW辅助技术与异种镁合金FSW研究等对国内外镁合金FSW进行了归纳,并对镁合金FSW未来的发展进行了展望。 展开更多
关键词 镁合金 搅拌摩擦焊 研究现状 异种材料
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Nb对激光熔覆NiCrMo/WC涂层组织和耐磨性能的影响 被引量：1
8
作者 成伟琦 崔洪芝 +2 位作者 周明昊 王辰宇 吕玉君 《表面技术》 北大核心 2025年第3期71-79,共9页
目的提高高铁制动盘的耐磨性,研究不同磨损条件下的磨损机制。方法利用激光熔覆技术制备NiCrMo/WC-xNb复合涂层,研究Nb含量对涂层的物相组成、微观组织、力学性能及不同磨损情况下耐磨性能的影响。结果复合涂层的物相主要包括γ-Ni、σ-... 目的提高高铁制动盘的耐磨性,研究不同磨损条件下的磨损机制。方法利用激光熔覆技术制备NiCrMo/WC-xNb复合涂层,研究Nb含量对涂层的物相组成、微观组织、力学性能及不同磨损情况下耐磨性能的影响。结果复合涂层的物相主要包括γ-Ni、σ-CrMo基体相,以及NbC、WC、MoC、Cr23C6等碳化物相。随着Nb含量的增加,涂层内枝晶组织细化,原位生成四边形和花瓣形的NbC强化相。WC、NbC及基体相的硬度(21.69~10.17 GPa)和弹性模量(457.95~293.32 GPa)呈梯度分布,可以有效传递载荷,减少WC在磨损过程中的破损。NbC与WC协同强化,提高了涂层的硬度和耐磨性,添加质量分数9%Nb的涂层的硬度达到67HRC。与未添加Nb的涂层相比,不同载荷下的磨损体积平均降低了30%。通过添加Nb,在30N载荷下涂层的磨损机制由黏着磨损和磨粒磨损转变为磨粒磨损;在50N载荷下,涂层的磨损机制为磨粒磨损。磨损频率的增加导致涂层磨损加剧,其耐磨性下降。结论在复合涂层内原位生成NbC强化相,可有效提高NiCrMo/WC-Nb复合涂层在不同磨损载荷下的耐磨性。 展开更多
关键词 激光熔覆 NBC WC 协同强化 摩擦磨损
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Al-Cu-Mg-Ag耐热合金的CMT电弧熔积特性 被引量：2
9
作者 何智 许知非 +2 位作者 盛卫星 肖珺 陈树君 《焊接》 2025年第3期8-13,29,共7页
【目的】针对Al-Cu-Mg-Ag耐热合金电弧增材制造的迫切需求,采用冷金属过渡(Coldmetaltransfer,CMT)技术为基础的电弧熔积工艺对Al-Cu-Mg-Ag合金进行了多工艺模式下的单层熔积,并与常用2319合金的熔积效果进行全面对比,反映该种耐热合金... 【目的】针对Al-Cu-Mg-Ag耐热合金电弧增材制造的迫切需求,采用冷金属过渡(Coldmetaltransfer,CMT)技术为基础的电弧熔积工艺对Al-Cu-Mg-Ag合金进行了多工艺模式下的单层熔积,并与常用2319合金的熔积效果进行全面对比,反映该种耐热合金的电弧熔积特性。【方法】通过高速摄像图像与实时电弧信号对熔积过程的电弧气氛、熔滴过渡特征与熔池流动特性进行深入分析。【结果】研究结果表明,CMT+P工艺模式下的沉积层宽度与高度均匀一致,层间结合性更好,此模式为最佳的沉积工艺模式。Ag元素的加入使Al-Cu-Mg-Ag合金在电弧熔积过程中形成的熔池具有更为良好的流动性和铺展性,熔积过程熔池的回流更为充分,这导致了成形沉积层更光滑的表面。而Ag,Mg元素使Al-Cu-Mg-Ag合金具有的特别物理属性(更优异的电导性),极大地改善了电弧的稳定性,使熔滴过渡过程更为稳定柔顺。【结论】经验证,Al-Cu-Mg-Ag合金可在CMT技术下实现良好的直壁构件增材制造成形。 展开更多
关键词 AL-CU-MG-AG合金 电弧熔积 熔滴过渡 增材制造
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激光熔覆WC增强Ni基复合涂层组织和硬度的研究 被引量：1
10
作者 杨超 陈轩 +3 位作者 肖寒 尹正培 李广杰 罗醒 《热加工工艺》 北大核心 2025年第2期44-47,共4页
实验选用具有高硬度、高熔点的WC硬质颗粒和韧性较好的Ni粉作为熔覆材料,采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V钛合金表面制备了致密WC增强Ni基复合涂层。通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪、显微硬度仪对熔覆涂层的显微组织、物... 实验选用具有高硬度、高熔点的WC硬质颗粒和韧性较好的Ni粉作为熔覆材料,采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V钛合金表面制备了致密WC增强Ni基复合涂层。通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪、显微硬度仪对熔覆涂层的显微组织、物相、成分、硬度进行了研究。结果表明:实验采用WC∶Ni质量比为7∶3的粉末配比,在Ti-6A1-4V基体上制备了WC金属基复合涂层。涂层主要是由Ti2Ni、NiTi、WC、W_(2)C、TiC、α-Ti等组成,杆状、枝晶状的黑亮TiC、块状的WC分布于整个涂层中和部分针状物分布于靠近界面基体一侧。涂层显微硬度平均硬度大约为760 HV,基体的硬度大约为380 HV,涂层较基体硬度提高了约2倍,且从涂层表面到基体呈现平稳过渡的硬度梯度分布。 展开更多
关键词 激光熔覆 涂层 WC增强相
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基于ABAQUS的压力容器激光焊接应力仿真 被引量：1
11
作者 张志远 章健 张森 《机电工程技术》 2025年第7期101-106,共6页
针对小型压力容器安全评定有缺陷的问题以及激光焊接在压力容器领域的优势,基于软件ABAQUS研究了压力容器激光焊接后的焊缝残余应力和实际工作载荷应力,提出分别对焊缝残余应力和工作载荷应力进行分析的方法,建立了压力容器有限元模型... 针对小型压力容器安全评定有缺陷的问题以及激光焊接在压力容器领域的优势,基于软件ABAQUS研究了压力容器激光焊接后的焊缝残余应力和实际工作载荷应力,提出分别对焊缝残余应力和工作载荷应力进行分析的方法,建立了压力容器有限元模型。开展筒体与封头间的激光焊接温度场与应力场及应变情况的仿真,焊接中设置10 mm/s的焊接速度和2200 W左右的焊接功率,焊缝区的焊接温度最为合适。并对残余应力和工作载荷应力分别做线性化处理,结果发现焊缝处3条路径中薄膜应力所达到的最大值为188.89 MPa,一次应力与二次应力同时作用时的最大应力为250.87 MPa;工作载荷作用时3条路径中薄膜应力所达到的最大值为40.44 MPa,一次应力与二次应力同时作用时的最大应力为42.81 MPa。将上述数据与GB 4732对比,两种情况下的应力在线性化处理后均满足压力容器国标强度要求,安全性得到保证。 展开更多
关键词 压力容器 激光焊接 残余应力 应力分析评定
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高温反应堆焊接堵管蠕变-疲劳寿命评估
12
作者 徐连勇 石岩松 +2 位作者 赵雷 韩永典 郝康达 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第5期496-509,共14页
本文介绍了在650℃下对采用钨极氩弧(TIG)焊和激光焊的两种堵管接头进行蠕变-疲劳寿命评估的情况,以评价其作为高温反应堆焊接堵管技术的可靠性.首先,采用热弹塑性有限元法计算了两种堵管接头的残余应力.然后,将残余应力结果作为输入条... 本文介绍了在650℃下对采用钨极氩弧(TIG)焊和激光焊的两种堵管接头进行蠕变-疲劳寿命评估的情况,以评价其作为高温反应堆焊接堵管技术的可靠性.首先,采用热弹塑性有限元法计算了两种堵管接头的残余应力.然后,将残余应力结果作为输入条件,计算了堵管接头在正常运行期间的应力松弛行为和不同瞬态下的应变范围.根据时间分数规则(TFR),计算了TIG焊和激光焊堵管接头在服役过程中的蠕变损伤和疲劳损伤.最后,依据ASMENH和RCC-MRx标准提供的蠕变-疲劳损伤包络线预测了堵管接头的蠕变-疲劳寿命.结果表明,激光焊堵管焊缝的冷却速率比TIG焊堵管焊缝高60%,这导致了激光焊堵管焊缝有更加细化的晶粒和更高的残余应力水平.堵管焊缝根部存在明显的应力集中现象,且为残余拉应力,是堵管接头中最容易失效的位置.在堵管接头服役过程中,由于蠕变变形,残余应力会发生松弛.同时,残余应力的存在会对蠕变应变的产生有显著影响,但随服役时间的延长,残余应力的影响会逐渐减弱.相同的服役时间下,激光焊堵管接头的蠕变损伤和疲劳损伤均高于TIG焊堵管接头,蠕变损伤占主导地位.此外,TIG堵管接头的蠕变-疲劳预测寿命比激光焊堵管接头长20%左右.即使采用最保守的ASME-NH交互损伤曲线,两种堵管接头的蠕变-疲劳寿命也超过了40 a,验证了两种焊接堵管技术的可靠性. 展开更多
关键词 焊接堵管 残余应力 蠕变-疲劳寿命 有限元分析
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时效处理对1Cr17/1Cr18Ni9Ti异种钢“TIG冷焊+UNGW”组合焊接头耐蚀性的影响
13
作者 汪军平 李金泽 +2 位作者 刘国良 王群 郑韶先 《腐蚀与防护》 北大核心 2025年第10期15-20,27,共7页
采用“TIG冷焊+UNGW”组合焊工艺制备了1Cr17/1Cr18Ni9Ti异种钢接头,然后分别在200℃及350℃下对该接头进行了144 h的时效处理以模拟其在400℃以下高温的长时间服役过程。通过光学显微镜和扫描电镜观察了组合焊接头各区域的显微组织,通... 采用“TIG冷焊+UNGW”组合焊工艺制备了1Cr17/1Cr18Ni9Ti异种钢接头,然后分别在200℃及350℃下对该接头进行了144 h的时效处理以模拟其在400℃以下高温的长时间服役过程。通过光学显微镜和扫描电镜观察了组合焊接头各区域的显微组织,通过电化学测试和晶间腐蚀试验研究了时效温度对接头耐腐蚀性能的影响。结果表明:经200℃×144 h及350℃×144 h时效处理后,组合焊接头不同区域的显微组织与其焊态比无明显变化;组合焊接头的腐蚀倾向并未随着时效温度的上升而显著增大;组合焊接头的腐蚀速率随着时效温度的上升呈增大趋势,但变化并不显著。 展开更多
关键词 异种不锈钢焊接 时效处理 显微组织 耐腐蚀性能
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镁合金在冷金属过渡电弧增材制造成形过程中的数值模拟
14
作者 王天琪 靖雯 何俊杰 《天津工业大学学报》 北大核心 2025年第1期83-90,共8页
针对镁合金在冷金属过渡(CMT)电弧增材制造成形过程中熔池精度难于控制、结构件成形质量差等问题,建立了三维瞬态数值模型,研究了增材过程中的熔池流动及传热过程。引入周期性系数加入双椭圆热源中,得到了更加符合实际CMT焊接过程的热... 针对镁合金在冷金属过渡(CMT)电弧增材制造成形过程中熔池精度难于控制、结构件成形质量差等问题,建立了三维瞬态数值模型,研究了增材过程中的熔池流动及传热过程。引入周期性系数加入双椭圆热源中,得到了更加符合实际CMT焊接过程的热源模型,并利用连续表面力思想将其转化为体热源加载在相界面;预测了焊缝和熔池的形状和尺寸,并与试验结果进行了比较;计算了同一焊接速度下不同焊接电流对焊缝成形的影响。结果表明:熔池内部主要受马兰戈尼力影响在熔池后方产生逆时针流动;将模拟结果与试验进行对比发现,焊接电流为129 A时熔宽误差约为1.13%,余高误差约为5.49%,熔深误差约为5.03%,验证了模型的准确性;相同焊接速度下,随着焊接电流的增大,焊缝宽高比以及熔深均增加。 展开更多
关键词 镁合金 冷金属过渡 熔池 焊缝成形 增材制造
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Q235钢窄间隙TIG焊接头的组织性能
15
作者 高辉 陆宇 +2 位作者 程进才 林渊浩 王伟 《兵器材料科学与工程》 北大核心 2025年第6期37-42,共6页
对Q235厚壁管材对接深U型坡口进行了窄间隙TIG焊,对焊接接头进行拉伸、弯曲、冲击等力学性能试验,用金相显微镜、电子显微镜、电化学工作站和硬度计对接头的显微组织、断口形貌、硬度和耐蚀性进行分析。结果表明:Q235碳素钢窄间隙TIG焊... 对Q235厚壁管材对接深U型坡口进行了窄间隙TIG焊,对焊接接头进行拉伸、弯曲、冲击等力学性能试验,用金相显微镜、电子显微镜、电化学工作站和硬度计对接头的显微组织、断口形貌、硬度和耐蚀性进行分析。结果表明:Q235碳素钢窄间隙TIG焊接接头具有良好的焊接性和力学性能;焊接接头的平均抗拉强度为450 MPa,平均伸长率为26.3%,拉伸断口呈现明显韧窝形貌;焊缝区的平均冲击功为91.1 J,热影响区平均冲击功为60.1 J,冲击断口以准解理断裂为主;焊缝区组织重结晶形成细小等轴晶体,提高了硬度和抗拉强度,热影响区组织为粗大的铁素体和珠光体,但由于材料均匀性遭到破坏,耐蚀性明显低于焊缝区和母材区。 展开更多
关键词 窄间隙TIG焊 焊接接头 显微组织 力学性能 腐蚀行为
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