高速列车用铝合金焊接接头的微区性能

采用一种特殊方法研究了高速列车用的几种铝合金母材和焊接接头的微区强度性能分布、塑性和韧性分布,并建立了与常规力学性能的关系。同时用微型剪切试验研究了几种铝合金焊接接头的自然时效的微区性能变化和焊接规范对铝合金焊接接头性能的影响。

不锈钢激光-MAG复合焊接头微区性能研究

激光复合焊可用于不锈钢焊接,但激光复合焊接头热影响区小,组织变化梯度大.研究接头微区性能可以确定接头薄弱环节,为焊接接头的工艺评定和断裂分析提供理论依据.为此,本文对4 mm厚SUS301L-HT不锈钢进行激光-MAG复合焊接,采用维氏硬度、微型剪切和微拉伸等试验,研究了焊接接头焊缝、热影响区及母材的微区力学性能,并结合金相、断口扫描等分析了各微区力学性能的差异.结果表明:焊缝区域组织主要为柱状奥氏体树枝晶+少量的δ铁素体;母材的剪切强度和抗拉强度最高,分别为560和1 066 MPa,其次为复合焊接头热影响区,焊缝区域最差,接头硬度分布规律与各微区强度变化趋势一致;运用数学方法,得出了接头微拉伸强度与微型剪切强度、硬度之间关系的经验公式.接头各微区剪切断口和拉伸断口SEM分析呈现典型的韧性断裂特征.

铝合金焊接接头微区性能试验研究

本文对高速列车采用的6005和7005(919)两种铝合金焊接接头微区性能进行了试验研究。对其试验方法和试验结果作了叙述。对铝合金焊接接头微区性能变化规律进行了分析。结果表明,微型剪切试验特别适用于焊接接头的微区性能研究,其测量结果可作为材料及其工艺和设计的评定依据。

车辆用铝合金型材焊接接头微区性能研究

对轨道车辆用6005和7005(919)铝合金材料的焊接接头微区性能进行了试验研究,对焊接接头微区性能的变化规律进行了讨论。结果表明,微区剪切试验特别适用于焊接接头的微区性能研究,其测量结果精确可靠,可作为材料选择及结构设计与工艺评定的依据。

TIG重熔对A5083铝合金焊接接头微区性能和残余应力的影响

对A5083铝合金焊接接头进行了TIG重熔试验,并进行了硬度测试、微型剪切试验和X射线衍射残余应力测试分析。结果表明:TIG重熔后焊接接头的硬度变化不明显,抗剪强度基本不变,但接头的压入率有所提高,塑性变好;TIG重熔能使A5083铝合金焊接接头残余应力分布更趋均匀化,降低焊缝及焊趾残余应力值,提高焊接接头疲劳寿命。

焊缝结构微区材料力学性能研究

介绍三种对微区材料力学性能进行测试的方法,微拉伸试验、微剪切试验和维氏硬度试验,并分析其各自的优缺点。采用这三种方法对0Cr18Ni10Ti焊接接头不同区域材料进行力学性能测试,并对试验结果进行比较分析。研究指出,采用微小拉伸试样的微拉伸试验方法测定微区材料的力学性能更为准确可靠。

金属材料压痕微区力学性能试验

针对进出口金属材料快速通关的要求,对比了金属材料拉伸试验与压痕微区力学性能试验结果,并研究了材料表面状态对压痕微区力学性能试验结果的影响。结果表明:压痕微区力学性能试验结果与传统拉伸试验结果相差不大,两者均满足相关标准技术要求;材料表面状态的改变对压痕微区力学性能试验结果影响不大。

用超显微硬度方法研究复合材料微区力学性能

利用超显微硬度仪载荷压痕微小的特点来研究复合材料的微区力学性能，并通过裂纹尖端附近、界面附近、晶界附近超显微硬度分布与相应的理论计算相符来说明超显微硬度是研究复合材料微区力学性能的一种有效方法，它能直接测出材料内部微区力学性能的分布规律。

热老化对核电不锈钢微区力学及晶间腐蚀性能的影响

通过热老化处理、微区力学性能测试、电化学测试、显微组织观察等实验,研究热老化对核电管道Z3CN20.09M不锈钢微区力学性能和晶间腐蚀性能的影响。结果显示:随着热老化时间的延长,试样金相组织未发生变化,铁素体含量和尺寸未发生明显变化,铁素体相硬度一直增大,而奥氏体相硬度基本没有变化,试样的耐晶间腐蚀性能变差;热老化10000h试样经550℃等温退火1h处理后铁素体硬度恢复至未热老化水平,耐晶间腐蚀性能变好。这主要是因为热老化使铁素体相中通过调幅分解析出了富Cr的α′,而退火导致α′相消失,微区力学性能得到恢复,贫铬区消失滞后于α′相的溶解,耐晶间腐蚀性能在退火处理后得到缓解,但未完全恢复。

X80管线钢焊接接头微区材料力学性能研究

焊接过程中,焊接接头处材料经受复杂的焊接热循环,致使不同区域的组织和性能有较大的差异。介绍微剪切试验和维氏硬度试验两种测试微区材料力学性能的方法,并分析其各自的优缺点。采用这两种方法对X80管线钢焊接接头不同区域材料进行力学性能测试,并对试验结果进行分析比较。研究表明,微剪切试验能够直观、定量、连续地描述整个非均质区域的强度和塑性分布,适合研究材料的局部力学性能,特别是评定焊接接头微区材料的力学性能;采用微剪切试验方法测定微区材料的力学性能更为准确可靠。

燃气轮机退役转子焊接接头微区冲击韧性研究

为了探究长期高温服役后焊接转子冲击韧性变化规律,以某退役的燃气轮机透平端CrMoV钢焊接接头为研究对象,对接头各微区显微组织演变特征进行了系统表征,基于此,阐明了接头各特征微区冲击韧性变化规律与显微组织的内在关联。在组织表征中发现焊缝中出现了大量的析出相,尺寸为0.5~1μm,粗大的块状或杆状析出相主要沿原奥氏体晶界分布,而尺寸为100~200 nm的大量细小杆状析出相主要在晶内分布,这说明焊缝组织在长期高温服役过程中发生了时效演变。接头各特征微区冲击试验表明,冲击韧性最低值出现在焊缝柱状晶区(7.1 J),其次为焊缝中心等轴晶区(15.6 J),这是由于焊缝中大量杆状析出相易诱发应力集中,导致裂纹萌生与扩展,且沿晶分布的粗大块状析出相易导致沿晶开裂,从而严重降低了焊缝的冲击韧性。而在热影响区内,粗晶区的高强马氏体以及粗大晶粒导致冲击功较低(25.7 J),细晶区内高强高韧的细小马氏体板条以及更多晶界使其拥有最好的冲击性能(188.6 J),回火区由于存在粗大块状析出相和少量细小杆状析出相,导致冲击功在过回火区出现了局部低值(48.5 J)。该研究结果可为发电机组的延寿设计提供参考借鉴。

力学探针在材料选区力学性能测量上的应用

介绍了力学探针的工作原理 ,并通过对不同应力状态下弹簧钢力学性能和TiN硬质薄膜力学性能的测量实例 。

铁电材料的纳米尺度压电响应力显微术研究进展

压电响应力显微术是在原子力显微镜的基础上,利用材料自身逆压电效应来探测样 品表面形变的一类技术总称.现已作为铁电材料研究的重要手段,应用于纳米尺度畴结构的三 维成像、畴结构的动态研究、畴结构控制和微区压电、铁电、漏电等物理性能表征等领域.本 文就近年来利用压电响应力显微术对铁电材料的研究方面作一综述.

铁电微管的制备与表征

采用化学浸润法在多孔硅模板上制备了锆钛酸铅(PbZr0.52Ti0.48O3,PZT)铁电微管,X射线衍射分析表明铁电微管为钙钛矿结构。运用扫描电子显微镜和原子力显微镜对铁电微管的微观形貌进行了观察,其结果显示两种方法所测得的铁电微管直径不同。利用压电响应力显微镜观察到了铁电微管的电畴图像,并测得了铁电微管的微区电滞回线。对铁电微管电畴和微区电性能的研究可为纳米结构铁电材料的新效应研究提供支持。

A7N01铝合金焊接接头的不均匀特性

以A7N01铝合金焊接接头为分析对象,通过金相试验、显微硬度试验、拉伸试验和缺口疲劳试验分析了焊接接头微区的不均匀性.结果表明,A7N01铝合金焊接接头母材、焊缝、热影响区内的组织和硬度差别较大,焊缝硬度最低约为HV75,母材焊缝最高约为HV110,热影响区内硬度变化较大.母材的屈服强度和抗拉强度高于焊缝和热影响区.而热影响区的断后伸长率最高.三个区域内疲劳裂纹萌生寿命差异较小,裂纹萌生寿命与总寿命之比近似为常数,疲劳总寿命差别明显,母材的疲劳总寿命最长,焊缝疲劳总寿命最短.

窄间隙焊接接头断裂力学参量J积分数值计算

根据焊接接头微区性能不均匀性,提出了微区匹配概念,采用微冲剪方法测试了核电焊接转子窄间隙焊接接头的抗剪强度,并由均质母材拟合确定了抗剪强度与屈服强度间的关系,反推得到整体焊接接头微区屈服强度,研究了焊接力学不均匀性对断裂力学参量J积分的影响.结果表明,当加载位置不同时J积分都随着载荷的增加而逐渐增大,且当载荷高于0.8倍极限载荷时,裂纹尖端进入塑形阶段,J积分值增长迅速.在相同的裂纹长度和载荷作用下,微区低匹配J积分值要高于微区高匹配J积分值,但加载区域微区匹配的不均匀性会使J积分值产生微区波动.

焊接转子窄间隙焊接接头冲击韧性数值研究

采用微压剪方法测试了1 000 MW核电汽轮机焊接转子焊接接头的剪切强度,并由均质母材拟合确定了剪切强度与屈服强度间的关系,反推得到整个焊接接头微区屈服强度,利用有限元法LS-DYNA显式动力学分析软件,对焊接接头动态冲击过程进行了数值模拟。分别计算了缺口位于焊缝中心、距焊缝中心2 mm,4 mm,6 mm,8 mm,10 mm及热影响区时冲击过程中的吸收功,分析了冲击韧性的变化及焊接接头力学不均匀性对冲击韧性的影响。

纳米压痕方法在材料研究中的应用

纳米压痕方法具有高的载荷-位移分辨率,不仅能测量出薄膜材料的各种力学性能,还能在实验中反映出块状材料内部晶体学缺陷的变化规律、相变特征,已经成为从原子量级到微米级研究材料各种性能的重要表征手段。介绍了纳米压痕方法在材料研究中的应用,在此基础上提出了纳米压痕方法研究中存在的问题,并展望了其前景。

纳米力学探针的基本原理及其应用实例

介绍了一种新型的材料微区力学性能检测系统NanoIndenterII纳米显微力学探针。纳米显微力学探针是一个压入系统 ,其实验过程全部由计算机控制 ,压头的位移精度可达到 +/ - 0 .0 4nm ,因此可以研究材料的微区力学性能 ,它更适合于分析各种镀膜材料、离子注入材料、表面改性等材料的硬度分布及其弹性模量。它与显微硬度计的最大差别在于它能连续记录载荷 位移数据 ,通过载荷 位移数据计算材料微区的硬度和弹性模量 ,而不需要通过光学方法测定压痕面积 ,因此避免了测量和材料弹性恢复引入的误差。本文阐述了它的实验原理。