2020年, 第41卷, 第7期　
刊出日期：2020-07-25

  

• 全选
  |

• Select
  铝/钢搅拌摩擦焊金属间化合物调控研究进展

  马潇天, 闫德俊, 孟祥晨, 万龙, 黄永宪

  焊接学报. 2020, 41(7): 1-11. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200617001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  铝/钢异种金属的可靠连接是汽车行业实现轻质节能设计的重要途径. 铝和钢的热物理性能和化学性能差异大，采用固相焊方法连接较为适宜. 搅拌摩擦焊(friction stir welding, FSW)具有热输入低、高温停留时间短和焊接变形小等特点，在连接铝/钢异种金属上具有较大的优势和潜力. 铝/钢异种金属FSW高质量的核心技术之一为界面金属间化合物的调控. 基于铝/钢FSW固相连接机制，文中从焊接参数(焊接速度、焊具转速、偏移量、倾斜角和下压量)、焊具结构(搅拌针形貌、螺纹及锥角)和中间层(铝和锌等)设计等方面对界面金属间化合物调控的研究现状进行了综述，并围绕接头承载能力的提升总结了铝/钢FSW新技术(匙孔填充、自铆接及外源辅助FSW)，并进一步展望了铝/钢FSW的发展趋势.
• Select
  稀释率对ENiCrFe-7焊材熔敷金属隔离层中凝固裂纹的影响机理

  闫英杰, 张凯嘉, 王若蒙, 蒋勇, 曹睿, 陈剑虹

  焊接学报. 2020, 41(7): 12-17. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200202001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用ENiCrFe-7镍基焊材作为填充金属对Q345B钢进行焊接，在熔敷金属的隔离层中发现存在较大尺寸的微裂纹. 通过光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱仪等手段，对隔离层内裂纹的分布、形态及裂纹内析出相等进行分析，并与不存在裂纹的熔敷金属区域进行对比. 结果表明，裂纹只存在于隔离层中，该区域中的稀释率较高，导致Fe含量较高；隔离层中富Nb析出物数量高于无裂纹的熔覆金属区域；裂纹表面呈现出典型的凝固裂纹形态，并存在大量富集Nb，S元素的析出相；焊接过程中，富Nb，S低熔点相析出是导致隔离层中形成凝固裂纹的主要原因.
• Select
  不锈钢车体点焊接头疲劳特性分析

  杨龙, 杨冰, 阳光武, 肖守讷, 朱涛, 王峰

  焊接学报. 2020, 41(7): 18-24. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20191204005

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为获取不锈钢车体点焊结构的疲劳特性，提出了一种用于点焊疲劳寿命评估的S-N曲线和P-S-N曲线. 首先，对点焊试件进行拉剪疲劳试验，得到点焊试件的疲劳寿命. 然后，建立点焊试件体单元和壳单元有限元模型，并将仿真结果与准静态试验结果对比，验证了壳单元有限元模型的准确性. 之后，基于Rupp法得到点焊试件的等效结构应力，并根据等效结构应力和试验寿命得到点焊试件在不同应力比下的S-N曲线. 为了消除应力比对S-N曲线的影响，基于Goodman修正法将非对称循环下的结构应力当量为对称循环下的结构应力，得到了点焊试件的基本S-N曲线. 最后，根据三种方法绘制出了点焊的P-S-N曲线，对比得到基于破坏率的方法一和基于等效寿命的方法三能够较为准确地预测点焊的真实寿命，为点焊结构的设计及寿命预测提供一定的参考.
• Select
  调质处理对CLAM钢焊缝抗辐照性能的影响

  雷玉成, 刘丹, 姚奕强, 丁祥彬, 朱强

  焊接学报. 2020, 41(7): 25-31. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200528001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  焊接是聚变堆包层装配的重要手段，开展焊缝的离子辐照效应研究对于提高核反应堆核心部件的使用寿命具有重要意义. 为对比研究中国低活化马氏体钢(China low activation martensitic，CLAM)焊态焊缝和调质处理焊缝的离子辐照效应，试验采用150 keV的He⁺在室温下对CLAM钢焊缝进行离子辐照. 利用X射线衍射(X-ray diffraction，XRD)和连续刚度纳米压痕技术(continuous stiffness measurement，CSM)等检测方法研究两种状态的焊缝辐照前后晶体结构和力学性能的变化. 结果表明，在15 dpa辐照剂量下，焊缝均出现了衍射峰的半峰宽宽化和衍射角向小角度偏移，以及焊态焊缝的衍射峰强度降低；焊缝的力学性能均有明显的辐照硬化和弹性模量降低. 但与焊态焊缝相比，调质处理后焊缝的辐照效应相对较弱，说明调质处理可以有效提高CLAM钢焊缝的抗辐照性能.
• Select
  镍基单晶高温合金钎焊接头的微观组织与性能

  孙元, 赵旭, 苏瑾, 侯星宇, 王诗洋, 丁雨田

  焊接学报. 2020, 41(7): 32-38. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200410002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用一种含B，Si的镍基合金钎料钎焊CMSX-4单晶高温合金，利用SEM，EPMA分析接头的微观组织与相组成，探究降熔元素B和Si的扩散机制及接头形成机理. 结果表明，不同间隙焊缝的微观组织相似，相组成相同，但随着间隙的增加，焊缝中的硼化物析出相增多，同时出现微孔等缺陷；对于相同焊缝间隙的接头，随着保温时间的延长，焊缝中的硼化物相的平均尺寸在一定程度上增大，且分布更加集中，母材与焊缝间的界面连接层厚度增加. 钎焊过程中，B元素集中分布于焊缝中心区，与Cr，W，Mo等元素反应，形成脆性硼化物相M₃B₂，B元素未向母材中扩散，近焊缝区中未见硼化物相析出；Si元素不仅在焊缝中心区形成镍硅化物相，也向母材中扩散，在近焊缝区形成含Si元素的镍基固溶体. 对不同焊缝间隙与保温时间的单晶钎焊接头在980 ℃/100 MPa条件下进行持久性能测试. 结果表明，单晶钎焊接头的持久寿命随着焊缝间隙的增加而降低，随保温时间的延长而升高，但当保温时间延长至30 min以上时，接头持久寿命没有显著增加.
• Select
  304/Q345R复合板焊接接头微观组织及残余应力

  胡效东, 王吉涛, 杨熠成, 宋明, 齐鹏飞

  焊接学报. 2020, 41(7): 39-45. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20190915001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究复合板在焊接过程中复杂的热力学行为，利用ABAQUS有限元软件对304/Q345R复合板的焊接过程进行了数值模拟，通过热电偶和盲孔法获得了焊接接头的热循环曲线和残余应力分布规律，验证了有限元模型的正确性. 同时采用光学显微镜和扫描电镜对焊接接头的微观组织、晶粒形貌和元素分布进行了分析，研究焊接接头部位的微观组织演化规律. 结果表明，焊接残余应力最大值为312 MPa，位于焊趾附近，残余应力沿焊缝至母材方向逐渐降低并趋于稳定. 在两种材料的交界面处发现残余应力不连续现象. 焊接接头微观组织主要由奥氏体和铁素体组成，复层熔合线附近的铁素体以板条状和针状形成带状过渡区，而熔合线附近的奥氏体晶粒成柱状形貌且尺寸更为微小.
• Select
  Ga₂O₃对Ag30CuZnSn药芯银钎料钎缝组织及钎焊接头性能的影响

  浦娟, 薛松柏, 吴铭方, 龙伟民, 王水庆, 林铁松

  焊接学报. 2020, 41(7): 46-52. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200324002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  向Ag30CuZnSn药芯银钎料药粉中添加Ga₂O₃，研究了Ga₂O₃对Ag30CuZnSn药芯银钎料钎缝组织的影响及钎焊接头性能的影响. 结果表明，微量Ga₂O₃可以显著提高Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展性能且可以减少药芯中钎剂的添加量. Ga₂O₃添加量为0.4%（质量分数）时，钎料润湿铺展性能和钎焊接头抗剪切强度达到最佳值. 这是因为Ga₂O₃属于表面活性物质，可以显著降低熔融钎料和母材之间的界面张力，从而提高了钎剂粉末的去膜效果，进而提高银钎料的润湿铺展性能. 药芯银钎料基体及钎缝组织主要由以CuZn相为主的固溶体、银基固溶体和铜基固溶体构成. 火焰钎焊时，添加0.4%Ga₂O₃（质量分数）时作用效果最佳，钎缝组织的细化与钎着率的提高(钎着率提高至95%以上)使得钎焊接头抗剪强度提高了11%以上，钎焊接头断口组织的形貌证明了上述结果.
• Select
  填粉率对复合粉粒和实心焊丝堆焊合金组织及耐磨性的影响

  龚建勋, 姚惠文, 程诗尧, 刘超, 黄洪江

  焊接学报. 2020, 41(7): 53-58. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200429002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  粉末组分经干混、掺粘结剂湿混、旋转造粒、烧结和筛分等工序制备成10目 ~ 30目的复合粉粒，将之预置于焊道，以H08A实心焊丝为电弧载体，自保护明弧堆焊高铬合金. 借助光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜等方法，研究了填粉率对复合粉粒和实心焊丝堆焊合金组织及耐磨性的影响. 结果表明，随着填粉率由30%提高至45%，该堆焊合金的显微组织由亚共晶转变为过共晶结构，主要基体由γ-Fe转变为α-Fe，M₇C₃相形态由沿晶断续网状或树枝状转变为颗粒状或块状. 磨损试验结果表明，该方法堆焊的高铬合金耐磨性优良，与药芯焊丝堆焊高铬合金相当，制备工艺更为简便且经济，合金磨损机制包括磨粒的微切削和显微剥落两种形式.
• Select
  基于焊枪轮廓特征提取的焊接偏差测定方法

  王中任, 王小刚, 刘德政, 刘海生

  焊接学报. 2020, 41(7): 59-64. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20191026002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在熔化极气体保护焊(gas metal welding, GMAW)焊接过程中，由于弧光干扰严重，视觉系统难以同时准确提取焊缝和焊丝尖端，从而影响焊缝跟踪的精度.针对这个问题，提出一种定位焊枪中心来替代定位焊丝尖端的焊接偏差测定方法，并对该方法进行了可行性论证.首先，在增强熔池图像中的焊缝、焊枪边缘轮廓信息后，设置矩形窗获得边缘采样点.然后，使用聚类算法筛选出正确的边缘采样点，根据采样点利用最小二乘法拟合出焊缝直线和焊枪椭圆方程.最后，计算当前图像焊枪中心与焊缝直线的距离，与基准图像中的对应距离进行比较，测定出焊枪位置偏差量和焊枪摆幅偏差量.实际验证结果表明，焊枪中心与焊丝尖端的替代误差在0.2 mm以内，满足跟踪精度要求，具有较强的工程实际意义.
• Select
  H13钢激光熔覆陶瓷修复层的参数优化

  刘立君, 刘大宇, 王晓陆, 李继强, 崔元彪, 贾志欣

  焊接学报. 2020, 41(7): 65-70. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200508002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对H13模具钢失效而产生的磨损以及腐蚀等表面问题，采用镍基碳化硅粉末，对H13模具钢的修复层进行参数优化. 为了探究激光熔覆中激光参数对修复层的影响，采用不同的激光电流、离焦量为优化工艺参数进行激光熔覆试验，发现改变激光电流、离焦量的大小对修复层的熔覆尺寸、微观组织以及力学性能均有不同程度影响；熔覆层的几何稀释率随着激光电流的增大而增大，熔覆层的晶粒尺寸变粗；熔覆层的几何稀释率随着离焦量的增大而减小，熔覆层的晶粒尺寸变细. 通过金相显微镜、SEM和显微硬度仪分析得到优化结果为：激光电流115 A、离焦量51 mm，熔覆层显微硬度值达到最高，约为基材硬度的2.6倍. 上述研究成果为提高模具失效表面激光熔覆修复层质量提供理论和技术依据.
• Select
  激光焊接异种钢组织及显微硬度分析

  尹燕, 康平, 路超, 张圆, 张瑞华

  焊接学报. 2020, 41(7): 71-77. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20191227002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用激光摆动焊接方法焊接异种钢，利用JMATPro软件计算了母材3Cr13，VG10的平衡相图，通过XRD，SEM，EPMA等技术分别对焊缝、熔合区、热影响区的相组成和显微组织进行了分析，测定了焊接接头的显微硬度分布. 试验结果表明，焊缝主要为α相和碳化物M₇C₃；从熔合线到焊缝中心，组织由平面晶逐渐变为胞状晶、胞状树枝晶、树枝状晶、柱状晶、等轴晶. 焊缝组织存在显微偏析，其中C，Cr元素在晶界富集，Fe元素在晶内富集，同时在晶界处有条棒状的M₇C₃析出. 熔合线附近的母材处有C迁移现象，其中3Cr13侧母材处有类针状马氏体组织产生，VG10侧熔合区存在非对流混合区，在该位置有块状、岛状组织嵌入母材，且在该组织上有片层状的碳化物生成. 熔合线两侧的母材硬度值最大，焊缝区硬度变化较小，热影响区硬度随着远离焊缝中心距离的增加而逐渐减少.
• Select
  碳化硅复合材料与碳钢钎焊接头的抗剪强度及微观结构

  张宇昆, 陈继春, 张劲松

  焊接学报. 2020, 41(7): 78-82. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20191010001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用磁控溅射镀膜技术对碳/碳化硅复合材料(C/SiC)表面进行镀Ti金属化，以AgCu₂₈为钎料，无氧铜为中间层与碳钢进行钎焊连接. 研究无氧铜中间层、Ti膜厚度和钎焊温度对接头组织形貌和力学性能的影响. 结果表明，采用无氧铜中间层可有效降低接头的残余应力，提高接头强度，并阻挡C/SiC复合材料中的Si元素在钎焊过程中扩散至碳钢侧，防止了碳钢界面FeSi_x恶性反应层的形成. 在试验范围内，钛膜厚度和钎焊温度与接头抗剪强度之间均存在峰值关系. 860 ℃，3 μm Ti膜接头平均抗剪强度最高，达到25.5 MPa. 由剪切试样碳钢侧断口，可观察到大量平行断口方向的碳纤维和碳纤维脱粘坑. 断裂发生在C/SiC复合材料内部距界面约300 μm处. C/SiC界面反应产物以Ti₅Si₃为主，含少量TiC. 钎缝中有TiCuSi相生成.
• Select
  元器件镀金引脚焊点开裂失效分析与控制

  曹瑞, 吴亚宁, 倪晓亮, 王智彬, 王旭

  焊接学报. 2020, 41(7): 83-90. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200319004

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  宇航元器件镀金引脚钎焊前，需对焊接位置进行去金搪铅锡处理，避免焊接界面生成脆性金锡化合物，防止在使用时受外力作用而发生焊点“金脆”开裂.文中针对某宇航型号所用霍尔元件镀金引脚的焊点经历环境试验后脱落的问题，对相关镀金引脚焊点的形貌、金相与界面结构进行分析. 结果表明，元件引脚焊接位置已进行去金处理，但其焊接位置末端局部去金不彻底，焊点界面局部区域生成脆性金锡化合物，导致焊点前端生成裂纹源；经历宇航级温度循环或外力冲击考核试验时，因裂纹前端存在应力集中，导致裂纹持续扩展并发生焊点开裂脱落失效.确保镀金引线焊接位置去金质量并严控钎焊位置，避免在焊点内局部区域生成脆性金锡化合物，对提升镀金引脚焊点可靠应用具有重要意义.
• Select
  国产06Ni9DR 钢焊接热影响区组织和低温韧性

  李立英, 王晓磊, 刘振洪, 周聪, 韩彬

  焊接学报. 2020, 41(7): 91-96. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200202002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用扫描电镜(SEM)、背散射电子衍射(EBSD)和焊接热模拟技术，研究了单次热循环不同峰值温度对国产06Ni9DR 钢焊接热影响区(HAZ)显微组织和低温冲击韧性的影响. 结果表明，06Ni9DR 钢HAZ的-196 ℃冲击吸收能量均低于母材，HAZ整体发生了脆化. 粗晶区脆化最为严重，原因是原始奥氏体晶粒粗大及其导致的有效大角度晶界较少，残余奥氏体量少且不稳定，以及较大的位错密度和粗大马氏体的存在. 晶界呈链状分布的大块逆转奥氏体和M-A组元的存在导致回火区脆化程度仅次于粗晶区. 细晶区和不完全脆化区的韧性低于母材，主要是因为淬火马氏体的存在和残余奥氏体的低温稳定性差.
• Select
  英文摘要

  焊接学报. 2020, 41(7): 97-102.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏