焊接学报

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刘坤, 李洁, 王浩, 简思捷

焊接学报. 2023, 44(9): 9-15. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20221126001

摘要 ( 40 ) PDF全文 ( 30 )

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试验选用ZK61, AZ31, AZ61和AZ91镁合金进行焊接凝固裂纹敏感性的分析. 首先进行了双速模式下的横向移动裂纹敏感性试验，获得了4种镁合金的临界横向移动速度，并对凝固裂纹敏感性进行了评估和排序：ZK61 > AZ31 > AZ61 > AZ91，与单速模式试验结果以及基于│dT/d(f_S)^1/2│_max作为裂纹敏感指数得到的计算预测结果一致，验证了双速模式的横向移动裂纹敏感性试验用于评估镁合金凝固裂纹敏感性的有效性.凝固裂纹尖端及周边存在液相回填特征，ZK61镁合金的晶间回填液相呈非连续状且回填通道较窄，难以起到愈合裂纹效果，增大了凝固裂纹敏感性；AZ91镁合金液相回填通道宽度最大，有利于晶间液相回填，降低了凝固裂纹敏感性.

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基于Pavlou方法的焊接结构疲劳寿命预测

魏国前, 郭子贤, 闫梦煜, 赵刚

焊接学报. 2023, 44(9): 16-23. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20221201001

摘要 ( 45 ) PDF全文 ( 23 )

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变幅载荷作用下的疲劳寿命预测一直是焊接结构完整性评估的重要内容. 基于Pavlou提出的疲劳损伤区概念，采用BS7608标准中推荐的S-N曲线，运用有限元热传导分析技术，提出了一种焊接结构疲劳寿命的预测方法. 针对承载型十字焊接接头、非承载型十字焊接接头和对接焊接接头，开展了二级变幅载荷谱块的拉伸疲劳试验，分别采用Miner模型、M-H模型和Pavlou方法估算了试件的疲劳寿命. 结果表明，Pavlou方法的预测精度明显高于其它2种模型，预测寿命与试验寿命误差散射图中数据点的分布形态更加合理，验证了Pavlou方法的精确性和有效性. 进一步讨论了焊接接头S-N曲线存活率对疲劳寿命预测精度的影响，提出2.3%存活率可以获得较为满意的预测结果.

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Ti6Al4V合金低真空激光焊接头形貌特征分析

黄瑞生, 李想, 邹吉鹏, 武鹏博, 滕彬, 苏金花, 孙元奇

焊接学报. 2023, 44(9): 24-29. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20221130001

摘要 ( 40 ) PDF全文 ( 15 )

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为了探究Ti6Al4V合金在低真空环境不同焊接参数下激光焊接头的形貌特征，在5 Pa环境压力下对其进行非熔透焊接，分析了激光功率及离焦量对焊接接头形貌的影响规律，并对典型接头形貌的稳定性及形成区间进行分析. 结果表明，低真空环境下激光焊工艺参数的宽范围改变均可以得到较为理想的焊接质量，焊缝熔深随输出功率的增加而近似线性增加，未发生常压气氛下万瓦级激光焊存在的若干缺陷问题. 焊接接头的几何形貌特征可分为2种，线能量利用系数小于0.13或大于0.14时形成的U形形貌，以及线能量利用系数在0.13与0.14之间时形成的V形形貌. V形形貌匙孔维持稳定所需要的蒸气压力远大于U形，因此V形形貌匙孔较难维持准稳态，焊缝熔深波动较大，易在焊缝底部形成缺陷.

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6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头疲劳性能分析

张欣盟, 高士康, 李高辉, 张海峰, 周利, 王苹

焊接学报. 2023, 44(9): 30-36. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20221119001

摘要 ( 38 ) PDF全文 ( 42 )

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通过对3.3 mm厚6005A-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头进行疲劳试验，分析型材平行段宽度及厚度对试件疲劳性能的影响；并结合典型参数下焊接接头的宏观成形及其微观组织演变，揭示型材双轴肩搅拌摩擦焊接头的断裂行为. 结果表明，典型参数下(转速1 000 r/min、焊接速度100 mm/min、平行段宽度和厚度分别为11.8 mm和3.1 mm)接头的拉伸断裂位置位于后退侧热影响区；型材接头前进侧热力影响区晶粒组织的特征会影响型材疲劳裂纹产生与开动；疲劳断口扫描分析显示断口无明显缺陷，试件疲劳条带的扩展区和瞬断区具有典型的疲劳断裂特征，断裂发生在前进侧热影响区位置.

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梯度三明治钎料钎焊过程组织演变及力学性能分析

张冠星, 钟素娟, 沈元勋, 董宏伟, 薛行雁

焊接学报. 2023, 44(9): 37-43. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20221020001

摘要 ( 26 ) PDF全文 ( 18 )

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三明治复合钎料是实现硬质合金与钢可靠钎焊连接的重要技术，复合层间及其与基体间的界面层组织形态对力学性能有着重要影响. 系统分析了不同钎焊温度、时间条件下梯度三明治复合钎料钎缝组织演变规律，分析了影响力学性能的关键因素. 试验结果表明，梯度三明治复合钎料与钢和硬质合金基体界面形成分为4个阶段：界面组织形成、长大、溶合、重排. 梯度钎料中间CuMn2层随着保温时间的延长，由初始连续状逐渐变为孤立的小岛，周围被低Mn铜固溶体包围；继续延长保温时间，CuMn2层消失，整个钎缝由铜固溶体、银固溶体和银铜共晶组成.钎缝抗剪强度在780 ℃、保温2.5 min时达到最高285 MPa，Co，Ni元素此时发生长程扩散，聚集在中间层CuMn2附近，提高了CuMn2中间层强韧性，在断口韧窝的根部分布着Co基颗粒强化相；进一步延长保温时间，Co，Ni等钎缝强韧化元素开始分散，钎缝组织粗化，强度降低.

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FGH96/IN718惯性摩擦焊接头高温拉伸断裂特征

梁武, 周军, 张春波, 张露, 乌彦全, 李运雷

焊接学报. 2023, 44(9): 44-52. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20221214001

摘要 ( 33 ) PDF全文 ( 19 )

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为了实现航空用FGH96和IN718异质高温合金高可靠连接，为航空发动机关键部件安全评价及寿命预测提供基础数据及理论支持，采用扫描电子显微镜、金相显微镜研究了FGH96和IN718异质高温合金惯性摩擦焊接头显微组织形貌、高温拉伸试样断口形貌和断裂位置. 结果表明，焊接接头焊缝区FGH96和IN718均为等轴晶粒组织，晶粒尺寸约2 μm，焊缝区γ′和δ强化相基本全部溶解，热力影响区FGH96侧晶内γ′基本全部溶解，IN718侧δ强化相发生部分溶解，短棒状形貌消失，组织为粗细晶共存组织. 焊接接头650 ℃高温拉伸试样均断裂在焊缝区，但平均抗拉强度可达1 080.8 MPa，基本与IN718母材等强，高温拉伸试样起裂位置均处于试样边缘焊缝区，裂纹产生的原因主要是由于焊缝区γ′和δ强化相基本全部溶解，强化作用消失，性能降低. 裂纹产生后沿晶界由焊缝熔合线向试样内部扩展，当裂纹从试样边缘焊缝区四周同时向试样内部扩展时，在轴向拉力作用下形成“平台 + 凹坑”状断口特征，当裂纹从试样边缘焊缝区局部位置开始向试样内部扩展时，在轴向拉力作用下形成“平台 + 剪切”状断口特征.

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电火花沉积的放电参数闭环控制系统研制

侯玉杰, 韩红彪, 杨鑫, 郑广振

焊接学报. 2023, 44(9): 53-59. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20221122003

摘要 ( 39 ) PDF全文 ( 31 )

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为实现电火花沉积的自动化，研制了一种电火花沉积的放电参数闭环控制系统，能够实时采集沉积过程中的放电参数，基于放电脉冲平均电压与接触力呈反比的线性规律，通过调节进给电机和进给滑台控制工件与电极的接触力进行放电脉冲平均电压的闭环控制，实现了电极的自动进给调节.采用模块化技术设计了控制系统的模拟电路、数字控制电路和控制软件，缩短研制周期，使可靠性得到保证，便于升级和扩展.电火花沉积的试验结果表明，研制的放电参数闭环控制系统能够实现电极与工件的稳定接触，获得均匀致密的沉积层，便于实现电火花沉积的自动化操作，有利于电火花沉积技术的推广应用.

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超低温用高锰奥氏体钢熔池凝固行为及特征

何琼, 王红鸿, 王杨文, 张富伟, 李晓晨

焊接学报. 2023, 44(9): 60-66. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20221120001

摘要 ( 41 ) PDF全文 ( 19 )

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采用埋弧焊工艺制备了高锰奥氏体钢焊缝金属，其主要成分为(质量分数)：C元素0.30% ~ 0.50%、Mn元素22.00% ~ 25.00%和Cr元素3.50% ~ 5.50%. 通过光学显微镜(optical microscope，OM)、电子背散射衍射分析仪(electron back-scattered diffraction，EBSD)、电子探针显微分析(electro-probe microanalyzer，EPMA)对高锰奥氏体钢焊缝金属的合金元素偏析行为、熔池凝固行为及特征进行分析. 结果表明，使用同成分体系焊丝所制备的高锰奥氏体钢焊接接头，其熔合区同样存在不均匀混合区和部分熔化区(partially melted zone，PMZ). 试验钢由于热轧产生的C，Mn和Cr的合金元素偏析带，引起焊接接头熔合区中部分熔化区熔化，进一步增加了其元素偏析程度. 不均匀混合区以胞状晶形态在部分熔化区上联生结晶，其合金元素分布延续了部分熔化区中的分布. 熔池以胞状晶形态在部分熔化区突出的固相半岛上联生结晶，初始胞状晶宽度与母材热轧偏析带间距具有内在关联性，是由部分熔化区热轧带中合金元素的偏析及其熔化所形成的凹凸固液界面所导致.

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激光金属沉积成形304不锈钢的疲劳断裂机理分析

黄伟波, 赵晓宇, 鲁文佳, 朱丽莎, 张义民

焊接学报. 2023, 44(9): 67-73. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20221129006

摘要 ( 30 ) PDF全文 ( 23 )

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激光金属沉积是一种应用广泛的激光增材制造技术，文中对激光金属沉积成形304奥氏体不锈钢进行疲劳试验，并对其疲劳断裂机理进行了分析. 根据试验结果绘制激光金属沉积成形304奥氏体不锈钢的应力-寿命(S-N)曲线，结果表明，应力幅的大小对疲劳断口形貌有着至关重要的影响. 应力幅越大，疲劳断口越粗糙，在较高的应力幅作用下，断裂试样表面存在随机分布的孔洞和裂纹，材料缺陷如氧化物夹杂和孔洞是导致疲劳裂纹萌生的主要原因，而在较大的应力幅(如275 MPa)作用下，较大的局部塑性变形也是导致疲劳裂纹萌生原因之一，随着应力幅的增大，疲劳条带更加清晰，在较高的应力幅作用下，多个滑移系的相交导致疲劳条带不在同一平面内扩展，并且裂纹扩展区内出现轮胎压痕. 随着应力幅的增大，由于疲劳裂纹扩展区内塑性变形量的增大导致疲劳裂纹扩展区中二次裂纹数量增加.

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基于原位拉伸的ERNiCrFe-13焊丝熔敷金属断裂机制分析

魏超, 郭枭, 韩维超, 姜英龙, 吕晓春, 徐理想

焊接学报. 2023, 44(9): 74-80. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20230329003

摘要 ( 42 ) PDF全文 ( 15 )

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针对ERNiCrFe-13焊丝熔敷金属拉伸过程中的微观组织演变规律和微裂纹的萌生扩展机制，采用SEM原位拉伸结合扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)观察和能谱(energy dispersive spectrometer，EDS)分析对熔敷金属组织及断裂行为等进行分析.结果表明，ERNiCrFe-13焊丝熔敷金属组织主要由柱状晶γ相(NiCrFe固溶体)、枝晶间富Nb和Mo元素的Laves相(Cr,Fe,Ni)₂(Nb,Mo)、MC碳化物与共晶组织组成，Laves相的形成主要与凝固过程中Nb和Mo元素的偏析有关，且具有尺寸效应，水平方向Laves相尺寸大于4 μm易发生开裂，断裂机制为枝晶间析出相在切应力作用下本体断裂萌生微裂纹，在轴向拉应力的作用下进一步沿晶界扩展连通至断裂失效，断口呈韧性断裂，碳化物偏析(NbC、TiC)和大尺寸Laves相是晶界裂纹产生的主要原因.

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基于试验和数值模拟的TC1/1060/6061爆炸焊接复合板界面分析

袁嘉欣, 邵飞, 白林越, 徐倩, 孙斌, 王敬涛

焊接学报. 2023, 44(9): 81-87. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20221020002

摘要 ( 49 ) PDF全文 ( 34 )

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将薄层钛合金板与铝合金板结合可以得到具有优异性能的钛/铝复合板，具有广阔的应用前景.采用爆炸焊接技术成功制备了TC1/1060/6061复合板，对2个界面的界面形貌和元素进行测试，分析夹层存在的优势；同时建立与试验条件一致的有限元模型，对界面状态和焊接过程进行分析，最后对复合板进行拉伸试验和剪切试验，验证界面结合质量. 结果表明，TC1/1060界面为直线型形貌，1060/6061界面为波状形貌，且每个波形都伴随着涡流区，TC1/1060界面处的元素扩散范围为4.38 μm，且没有检测到钛/铝金属间化合物的产生.数值模拟再现爆炸焊接过程中射流的形成，界面温度沿着界面形貌分布，界面压力在碰撞点处达到最大，且呈现出椭圆形分布，复合板具有较高的抗拉强度和剪切强度，满足结构使用需求.

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AA6056双轴肩搅拌摩擦焊接头非均匀性分析

温泉, 李文亚, 吴雪猛, 任寿伟, 赵静

焊接学报. 2023, 44(9): 88-94. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20221129003

摘要 ( 35 ) PDF全文 ( 18 )

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采用双轴肩搅拌摩擦焊对4 mm厚6056铝合金进行了焊接，分析了接头不同特征区的显微组织和力学性能的非均匀特性. 结果表明，接头横截面等效应变呈哑铃状，与焊缝横截面宏观形貌一致；接头横截面沿焊缝中心左右两侧塑性应变呈非对称分布状态，其中接头前进侧的塑性应变值高于后退侧；搅拌区靠近前进侧和中间位置的大角度晶界比例高于后退侧，前进侧和中间位置主要为B型

{1 \bar{1} 2}

<110>织构，后退侧为A型

{11 \bar{1}}

<110>织构；焊缝的带状区局部发生不完全动态再结晶，变形晶粒比例高达58.9%，带状区为B型

{11 \bar{2}}

<110>织构，织构强度为10.6，高于搅拌区其它位置；接头热影响区的应变超过18%，高于整体接头应变3.6%，热力影响区的应变与整体接头相近，而搅拌区的应变小于整体接头.

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时效时间对SP2215同种钢焊接接头微观组织和力学性能的影响

靳晓坤, 张世超, 刁旺战, 杜晋峰, 梁军, 张峥

焊接学报. 2023, 44(9): 95-105. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20221028006

摘要 ( 39 ) PDF全文 ( 21 )

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采用手工钨极氩弧焊(manual-gas tungsten arc welding, M-GTAW)和ERNiCr-3焊丝制备了SP2215小径管焊接接头，分析了650 ℃时效不同时间后接头的微观组织、力学性能及拉伸断裂机理. 结果表明：焊态下SP2215母材组织由奥氏体和少量孪晶及一次NbN和Z相组成，焊缝金属以完全奥氏体组织凝固形成柱状晶，Nb元素在枝晶间偏析并形成呈链状分布的一次NbC相；时效50 h后SP2215母材奥氏体晶界处开始析出M₂₃C₆，并随时效时间延长逐渐粗化，同时焊缝枝晶间逐渐析出NbC相，并随时效时间延长逐渐形成团簇状；母材和焊缝显微硬度均随时效时间延长而升高，均在时效500 h时达到最大值且母材硬度始终高于焊缝硬度；不同时效时间接头室温拉伸时均以韧性方式在焊缝处断裂，但起裂位置和断裂方向随时效时间的延长发生改变，时效0 ~ 114 h时以横向拉断柱状晶的方式断裂，起裂位置为枝晶间一次NbC粒子，时效时间为500 ~ 2012 h时以平行于柱状晶方向断裂，起裂位置为枝晶核心；650 ℃高温拉伸时接头断裂位置随时效时间延长逐渐从焊缝向SP2215侧转变，时效0 ~ 114 h时以韧性方式在焊缝处断裂，时效2012 h时以准解理方式在SP2215侧断裂.

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机车车辆大型长直弦梁焊接变形预测

张月来, 何清和, 朱嘉翌, 梁归慧, 曾炯萌, 邓德安

焊接学报. 2023, 44(9): 106-112. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20221213001

摘要 ( 37 ) PDF全文 ( 17 )

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基于MSC.Marc 通用有限元软件平台开发高效的增强移动热源模型，并采用热-弹-塑性有限元法和增强移动热源模型，对长度为13 832 mm的机车车辆大型长直结构焊接变形进行了数值模拟. 同时测量了长直结构的焊接变形，并与数值模拟结果进行比较，验证了所开发的有限元计算模型对长直结构焊接变形的准确性与可行性，随后，采用所开发的计算方法分析了不同焊接顺序对机车车辆大型长直结构焊接变形的影响. 结果表明，焊接顺序对焊接变形的模态和大小均有显著影响，通过调整焊接顺序能够大幅减小焊接变形，试验结果指导了大型长直结构的实际生产，并且缩短了工艺开发周期.

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ITER无氧铜TIG焊电弧预热方案焊接可行性分析

王华, 金京, 郝强旺

焊接学报. 2023, 44(9): 113-117. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20220325005

摘要 ( 33 ) PDF全文 ( 19 )

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装置内部真空线圈系统 (internal vacuum coil system，IVCS)的内部线圈超导导体接头由于其工作环境恶劣，故对焊缝质量要求较高，接头性能的好坏将直接影响到内部线圈能否正常运行.由于真空室空间受到限制以及对周边环境的要求，最终铜管焊接接头选择采用钨极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding，TIG). 为了验证电弧预热焊接无氧铜铜管的可行性，采用开放式机头，利用机头本身对无氧铜铜管进行电弧预热，以达到铜管焊接时所需要的温度，通过对无氧铜铜管的焊接接头进行无损检测、宏观和显微检查以及焊缝、热影响区和母材的硬度测量，系统地评估了电弧预热对热影响区的影响.结果表明，热影响区与母材硬度无显著差异，焊缝金属硬度稍高，但显微组织有明显差异，在观测范围内电弧预热对热影响区并无显著影响，证明采用电弧预热的方案是可行的.

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高氮钢连接技术研究进展

王星星, 田家豪, 李帅, 方乃文, 何鹏, 倪增磊, 温国栋

焊接学报. 2023, 44(9): 118-128. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20221025001

摘要 ( 54 ) PDF全文 ( 18 )

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高氮钢具有高强度、高韧性、耐磨损和耐腐蚀等独特优势，相关连接件已广泛用于医疗仪器和采矿器械等领域. 主要对近年来国内外有关高氮钢钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、激光焊与激光复合焊、搅拌摩擦焊和钎焊技术研究报道进行详细综述. 根据熔焊、固焊、钎焊3大分类，从保护气体、热输入、工艺参数等方面系统评述现有各类高氮钢焊接方法与工艺调控，并介绍了医疗器械、石油钻铤、装甲防护领域国内高氮钢材料的应用现状，最后指出现有高氮钢连接体系研究中存在的不足及展望，期望对高氮钢焊接、高强材料功能性连接等相关领域研究和应用提供参考信息和理论依据.

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2023-9 期英文摘要

焊接学报. 2023, 44(9): 129-136. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20221219001

摘要 ( 36 ) PDF全文 ( 19 )

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