2020年, 第41卷, 第11期　
刊出日期：2020-11-25

  

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  V含量及回火工艺对高强钢TIG焊熔敷金属组织性能的影响

  魏世同, 孙健, 刘景武, 陆善平

  焊接学报. 2020, 41(11): 1-6. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200116001

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  采用四种不同V含量焊丝对高强钢板进行钨极氩弧焊试验，焊后对熔敷金属进行640 ℃保温2 h的回火处理. 研究了V含量和回火处理对熔敷金属微观组织及力学性能的影响. 结果表明，焊态及焊后回火态条件下，随着V含量的增加，熔敷金属强度升高，延伸率和冲击功降低，经回火处理后，不含V熔敷金属内晶界处析出M₂C碳化物，而含V熔敷金属内析出弥散分布的VC析出相，焊后回火过程中位错回复引起基体软化的作用高于M₂C及VC的析出强化作用，导致回火后强度降低，断后伸长率冲击吸收能量升高. 细小VC具有阻碍位错运动的作用，导致回火后含V熔敷金属仍保留较高的位错密度. 实际应用中应根据熔敷金属性能要求合理选择V含量及焊后回火工艺.
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  微观组织对镁合金FSW焊缝应变硬化行为的影响

  许楠, 冯若男, 宋亓宁, 包晔峰

  焊接学报. 2020, 41(11): 7-12. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200707001

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  采用传统搅拌摩擦焊和冷源辅助搅拌摩擦焊对3 mm厚的AZ31B镁合金进行焊接. 利用电子背散射衍射、透射电子显微镜和静拉伸试验研究焊缝区的微观组织对力学性能的影响. 结果表明，液态二氧化碳不仅降低焊接峰值温度，还提高焊后冷却速度. 焊缝峰值温度的降低为激活{10-12}孪生行为创造了有利条件. {10-12}孪晶可降低基面织构的强度，也可进一步分割晶粒，起到细化晶粒的作用. 焊后冷却速度的提高使焊接过程中产生的大量位错保留在晶粒内部. 因此冷源辅助搅拌摩擦焊缝表现为具有大量{10-12}孪晶和位错的细晶结构. 在拉伸过程中，细晶强化和位错强化为主要强化机制. 孪晶界面可有效吸收和分解变形时产生的位错，从而协调应变和减小应力集中，使焊缝具有合理的应变硬化行为和强塑性匹配.
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  9Cr-1.5W-0.15Ta耐热钢电子束焊缝和搅拌摩擦焊缝组织性能比较

  张超, 崔雷, 张恒泉, 王晶, 张然, 侯蔼麟

  焊接学报. 2020, 41(11): 13-17. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200401003

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  对9Cr-1.5W-0.15Ta耐热钢分别进行电子束焊和搅拌摩擦焊工艺试验，研究了不同焊接方法对焊缝微观组织及接头冲击韧性的影响规律. 结果表明，电子束焊缝由粗大的树枝状板条马氏体组成，且原奥氏体晶界处和晶内的析出相发生完全溶解；搅拌摩擦焊缝由细小且均匀的板条马氏体组成，晶界处的M₂₃C₆碳化物发生溶解，晶内球状MX相无明显变化. 由于形成大量的板条马氏体，电子束焊缝和搅拌摩擦焊缝硬度均显著高于母材. 不同焊接方法对其焊缝的冲击吸收功有着显著影响，电子束焊缝冲击吸收能量仅为母材的12.2%，而搅拌摩擦焊缝则表现出较好地冲击韧性，其冲击吸收能量为母材的90%.
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  基于飞秒激光表面修饰的石英玻璃润湿性分析

  李晓鹏, 张泽宇, 王伟, 范霁康, 彭勇, 王克鸿

  焊接学报. 2020, 41(11): 18-24. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200907002

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  采用飞秒激光高速扫描的方法对熔石英表面进行多级微纳结构制备，其中一级结构为周期性微纳条纹结构，二级结构为蚀刻沟槽，三级结构为沟槽交叉形成的阵列结构. 通过数值计算分析了飞秒激光高速扫描下熔石英的烧蚀阈值，揭示了高速飞秒激光诱导熔石英表面微纳结构的机理. 对修饰后的熔石英微观形貌观察和润湿性试验表明，当飞秒激光重复频率1 MHz，扫描速度1 000 mm/s，55%峰值功率时，熔石英表面沟槽间距为30 μm的正交阵列具有最优的润湿性. 与未处理的熔石英相比，Bi₂O₃-50%B₂O₃ (质量分数，%)钎料在修饰后熔石英表面的润湿角降低了8°，有效改善了熔石英玻璃的钎焊能力.
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  金属桁架结构成形工艺分析

  王天琪, 张宏宇, 耿冬寒, 李亮玉, 杨壮

  焊接学报. 2020, 41(11): 25-30. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200225001

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  针对电弧增材制造过程中桁架结构难以制造的问题，提出一种基于冷金属过渡（CMT）点焊工艺的逐点添加空间桁架结构增材制造技术.通过工艺成形试验获得最优的工艺参数，并对桁架结构焊接过程进行受力分析，建立桁架结构制造过程受力数学模型，有效地解决了成型过程中立柱的下榻、熔滴在立柱上的下淌以及焊枪轮廓与构件的碰撞问题.通过受力分析数学模型得出，焊枪以垂直于基板的方向对桁架结构进行堆积时，桁架立柱出现下塌现象的临界角为50°.将数学模型与桁架结构成型路径策略相结合，可以对复杂立体特征桁架构件进行增材制造.最后通过改变单个立柱弯曲角度的桁架结构增材试验，得到满足成型精度要求的桁架结构件，验证了数学模型的正确性及桁架焊成形方法的可行性.
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  工艺参数对自保护药芯焊丝焊接烟尘的影响

  张恒铭, 石玗, 李春凯, 顾玉芬, 朱明, 慈文娟

  焊接学报. 2020, 41(11): 31-37. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200108001

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  焊接烟尘中含有大量有害物质，严重威胁到焊工的身体健康，所以针对焊接烟尘的研究具有十分重要的意义. 通过高速摄像采集系统研究了焊接时熔滴的过渡模式，通过焊接烟尘收集装置对焊接烟尘的发尘量进行测量，对不同工艺参数下产生的焊接烟尘进行了成分分析. 结果表明，在大的电参数下，熔滴过渡模式对烟尘的发尘量影响不大，但过大的热输入导致了熔滴、母材的蒸发量和焊接烟尘的增加，直流反接下，熔滴过渡主要表现为排斥过渡，出现较多的焊接飞溅颗粒，导致直流反接时的焊接烟尘增多. 不同的极性规范下，烟尘的元素类型基本一致. 由于在直流反接时，更多的低电离物质在熔滴底部燃烧蒸发，导致低电离物质元素含量相比于直流正接时较多. 而在直流正接时，阴极斑点总在氧化膜处进行燃烧，导致更多的氧化物元素蒸发，形成焊接烟尘. 因此，直流正接下氧化物元素含量比直流反接下的元素含量多.
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  600 MPa 级冷压桥壳钢 CGHAZ 组织性能及抗疲劳特征

  张楠, 赵阳, 田志凌, 郑江鹏, 张书彦, 李晓林

  焊接学报. 2020, 41(11): 38-46. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200119002

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  为优化600 MPa级冷压桥壳钢的成分与组织性能，进一步提高车桥的疲劳服役寿命，利用热模拟试验机预制了桥壳钢的焊接热影响粗晶区(CGHAZ)组织，采用示波冲击法得到了CGHAZ的冲击韧性，通过维氏硬度计考察了CGHAZ的组织软化特征，通过电液伺服疲劳试验机测试了CGHAZ的疲劳裂纹扩展速率，利用激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)、高温激光显微镜(HTLM)、扫描电子显微镜(SEM)以及电子背散射衍射(EBSD)研究了CGHAZ的组织演变，M/A的形态，大角度晶界分布和疲劳二次裂纹的扩展及其走向. 结果表明，采用Nb-V成分体系的桥壳钢脆韧转变温度低于-20 ℃. 当t_8/5 ≤ 15 s时粗晶区组织不发生软化且疲劳二次裂纹在大角度晶界处发生明显偏转，其疲劳裂纹扩展速率相对Mn-Ti系和Ti-Nb系最低.
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  V/Nb复合中间层热等静压扩散连接钢/钨接头的组织与性能

  陈帅, 王玥, 杨健, 黄继华, 陈树海

  焊接学报. 2020, 41(11): 47-53. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200118001

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  采用V/Nb复合中间层成功实现了钢/钨热等静压扩散连接，并对高温低压(1 050 ℃, 20 MPa)和低温高压(950 ℃, 100 MPa)条件下形成的接头界面结构及连接强度进行了探究. 结果表明，高温低压组和低温高压组接头均呈W/Nb/V/钢四层结构，抗剪强度分别为96.9 MPa和104.2 MPa，断裂位置均为无明显化学反应发生在Nb/V界面. 与高温低压组相比，降低连接温度并提高连接压强在一定程度上有助于形成高致密度的连接接头，但不能促进薄弱界面(Nb/V)的元素扩散并显著提高接头的连接强度.
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  正常与3D打印下颌骨的模型建立与数值对比分析

  李素丽, 杨来侠, 卢秉恒

  焊接学报. 2020, 41(11): 54-61,82. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200514001

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  为研究在不同咬合方式和不同咬合力下颌骨的受力情况，基于已有的头部CT数据，通过医疗软件Mimics提取下颌骨并建立三维模型，并对下颌骨进行重画网格、构造轮廓线、构造曲面片、构造格栅、拟合曲面等分析. 通过对正常的下颌骨以及3D打印钛合金植入物修复的下颌骨进行对比分析. 研究在不同咬合方式和不同咬合力的情况下，下颌骨的受力情况，分别得到下颌骨不同部位加载下的应力和位移分布情况. 结果表明，在3D打印钛合金植入物修复的下颌骨上加载成年男性前，后牙所能承受的最大咬合力时，下颌骨所受到的应力均小于正常下颌骨所受到的应力.
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  固溶时效对等离子堆焊WCp/18Ni300钢复合涂层组织与性能的影响

  胡永俊, 罗俊威, 易江龙, 易耀勇, 牛犇

  焊接学报. 2020, 41(11): 62-68. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20190918003

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  采用等离子堆焊技术在Cr5钢表面制备WC增强18Ni300钢复合涂层. 研究添加质量分数为25%和35%的球形WC对堆焊层组织与性能的影响，分析固溶(900 ℃×1 h)和时效(490 ℃×5 h)处理前后堆焊层的显微组织/相变过程/显微硬度和摩擦磨损性能. 结果表明，在马氏体时效钢粉末中添加WC颗粒影响堆焊层组织和马氏体相变. WC/MS300复合堆焊涂层的显微组织主要以奥氏体为主. 经固溶时效热处理后，基体试样硬度和摩擦磨损性能下降，而WC/MS300试样中γ-F转变为α-Fe，硬度和耐磨性显著改善，添加35%WC试样耐磨性能最佳. 由WC的微观结构演变表明，固溶时效后WC颗粒周围形成厚的扩散层，显著改善了界面结合.
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  镁合金表面纳米TiSiN复合薄膜的制备及其结构和耐蚀耐磨性能分析

  李海涛, 孙鹏飞, 黄永德, 陈宜, 邓黎鹏, 孙文君

  焊接学报. 2020, 41(11): 69-75. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200516001

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  为提高镁合金耐蚀和耐磨性，扩大其在航空领域的应用，采用反应磁控溅射法，分别在AZ31和Mg8Li两种镁合金基体上制备了复合TiSiN薄膜. 采用X射线荧光光谱、扫描电镜、原子力显微镜和X射线小角掠入射分别对薄膜表面元素分布、形貌、膜层结构和晶粒尺寸进行了分析. 采用电化学工作站和球盘式摩擦磨损试验机分别对薄膜在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为和在空气中的摩擦磨损性能进行了研究. 结果表明，薄膜中Ti和Si元素比例与靶材相近，元素在整个膜层表面呈高低交替的环形分布，Mg8Li基体上薄膜的分布较为均匀；薄膜主要由TiN和Ti₂N两相组成，AZ31表面薄膜的晶粒尺寸和粗糙度均小于Mg8Li表面的薄膜；两种基体镀膜后的腐蚀电流密度降低了三个数量级，摩擦系数低于0.4，磨损率在10^-6 m³/Nm数量级.
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  90W-7Ni-3Fe激光选区熔化热行为及试验分析

  周博康, 魏正英, 李俊峰, 吴云肖, 杨理想

  焊接学报. 2020, 41(11): 76-82. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200518002

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  激光选区熔化是一种成形难加工金属的方法，文中以90W-7Ni-3Fe为研究对象，分别考虑材料在粉末和实体状态下的物性参数，建立温度场有限元模型，模拟成形过程中的温度场，研究了不同工艺参数下的熔池尺寸、温度梯度、冷却速率变化等. 温度场分析表明，熔道中心温度超过了钨的熔点，粉末充分熔化，而熔道搭接处温度仅超过镍铁熔点，钨颗粒并未熔化，因此在相邻道之间区域是以液相烧结方式形成. 同时，设计了相应参数的工艺试验，发现增大能量输入，可以使液相填充更加充分，成形件致密度提高.
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  严寒条件下X80钢管道全自动外焊焊缝组织与性能

  汪宏辉, 董淑磊, 钱建康, 汤克刚, 陈源

  焊接学报. 2020, 41(11): 83-88. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200413002

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  在−30 ℃严寒环境下进行了X80管线钢MAG电弧多层多道焊接试验，研究了22 mm厚管线钢焊接接头的显微组织、拉伸性能、显微硬度以及低温冲击韧性. 结果表明，在严寒条件下采用高强韧焊丝获得的接头，其焊缝组织组成主要为针状铁素体和先共析铁素体，粗晶区存在大量板条状贝氏体铁素体；焊接接头硬度呈“M”形分布，粗晶区的大量板条状贝氏体铁素体是该区域显微硬度值最大的主要原因；焊接接头的平均抗拉强度为684 MPa，具有延性断裂的典型特征；接头韧性薄弱区集中于焊缝区域，其平均冲击吸收能量为83 J. 与常温焊接相比，由于严寒条件焊接提高了冷却速度，促进了针状铁素体和M/A岛状组织的析出，严寒条件下接头的抗拉强度和显微硬度增加，但焊缝区域低温断裂韧性显著下降；同时，严寒条件下施焊更易产生气孔缺陷.
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  激光清洗对SMA490BW钢接头表面应力及腐蚀的影响

  张成竹, 陈辉, 蔡创, 杨晓益, 陈勇

  焊接学报. 2020, 41(11): 89-96. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200618001

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  为提高耐候钢焊接质量，将皮秒脉冲激光清洗技术引入到耐候钢焊接的清洗中，并研究了皮秒脉冲激光清洗对SMA490BW耐候钢焊接接头抗应力腐蚀性能的影响. X射线残余应力测试试验结果表明,激光清洗后试样表面残余拉应力增加130 ~ 200 MPa，不利于应力腐蚀性能的提高. 但周期浸润腐蚀试验证明,激光清洗使试件表面的耐蚀性明显提高，这有利于提高接头的抗应力腐蚀性能. 最后，通过三点弯应力腐蚀试验证明,激光清洗提高了耐候钢接头的抗应力腐蚀性能. 其原因为激光清洗使试样表面形成微米级（0.8 ~ 1.2 μm）紧密堆积的柱状颗粒，提高了试件表面的耐蚀性大于表面残余拉应力带来的影响.
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  2020-11期英文摘要

  焊接学报. 2020, 41(11): 97-102.

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