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测试了300M钢母材及电子束焊接接头高周疲劳性能,并结合断口宏/微观形貌分析了其高周疲劳断裂机制.结果表明:焊接接头高周疲劳性能低于母材的疲劳性能.母材试样表面微观缺陷以及硬脆的非金属夹杂Ti(C,N)粒子是诱导其疲劳微裂纹形成的两大因素.通过对电子来焊接接头高周疲劳断裂机制的分析认为:一方面,焊缝柱状晶结合强度低;另一方面,焊缝柱状晶粗大,晶面平直,且分布方向不一,在外加载荷作用下应变不协调,使沿最大切应力方向分布的柱状晶在低循环次数下即沿晶界开裂形成疲劳微裂纹.

关键词: 300M超高强度钢 , 电子束焊接 , 高周疲劳 , 断裂机制

6061-T4铝合金搅拌摩擦焊T型接头缺陷及性能

周光 , 杨新岐 , 徐效东 , 张照华

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.005

对板厚3mm的6061-T4铝合金T型接头进行搅拌摩擦焊接研究并具体讨论了旋转速率(ω)及焊接速率(ν)对焊接缺陷及力学性能的影响.结果表明:对给定的夹具形式和搅拌工具,当ν不变时焊缝前进侧筋板圆角过渡处容易产生随ω/ν增大而减小的隧道缺陷,后退侧圆角区易出现清晰的“Z”连接线；壁板出现两个随ω增大而扩大的软化区域,而壁板焊缝中心的硬度随ω增大而升高；T型接头筋板焊缝热力影响区同样被软化,其硬度较母材降低17.0％；局部组织软件是造成所有接头沿壁板方向加载抗拉强度下降的重要原因,其最高抗拉强度只达到母材的73.8％,隧道缺陷是引起ω=1008r/min筋板方向强度降低的主要原因,而ω=1541r/min和ω=2256r/min筋板方向强度降低主要归结于T型接头中热力影响区组织的软化,其中当ω/ν=1541/218 r/mm时,沿T接筋板方向抗拉强度最高可达到母材的83.5％.

关键词: 搅拌摩擦焊 , T型接头 , 焊接缺陷 , 力学性能

铝合金6061-T6搅拌摩擦焊搭接焊缝缺陷及疲劳性能

杨新岐 , 崔雷 , 徐效东 , 周光

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2013.6.007

通过单道与双道焊搭接接头试样疲劳试验,对铝合金6061-T6搅拌摩擦焊搭接焊缝缺陷和疲劳性能进行了比较分析.结果表明:搅拌摩擦焊搭接接头连接界面处总存在钩状缺陷,对搭接接头疲劳性能产生严重影响,其疲劳强度不高于母材抗拉强度的5.6％.单道焊试样疲劳性能优于双道焊试样,单道焊和双道焊试样疲劳强度特征值△σk(应力比R=0.1)分别为17.45MPa和13.91MPa,双道焊工艺不能改善钩状缺陷分布特征.单道焊搭接接头疲劳断口为多重起裂,且裂纹源均位于上板底部钩状缺陷处,疲劳裂纹扩展区表现为穿晶断裂特征,具有典型的疲劳条带且存在二次裂纹;双道焊试样起裂位置和二次裂纹数量均比单道焊多,且起裂位置有沿晶断裂特征,是降低其疲劳性能的主要原因.

关键词: 铝合金 , 搅拌摩擦焊 , 搭接接头 , 钩状缺陷 , 疲劳性能

异种高强铝合金搅拌摩擦焊搭接接头的缺陷和拉伸性能

宋友宝 , 杨新岐 , 崔雷 , 申志康 , 侯晓鹏

中国有色金属学报

采用搅拌摩擦焊对5 mm厚2024/7075异种高强铝合金进行上下板交换位置的搭接焊试验，分析接头的缺陷特征和拉伸性能。结果表明：材料位置和焊接速度对缺陷和拉伸性能有较大影响。当2024铝合金为上板时，接头中存在大面积孔洞缺陷，焊缝表面粗糙，尤其在300 mm/min焊速下存在较严重的起皮缺陷；钩状缺陷为搭接接头的典型缺陷，低焊速(50和150 mm/min)下钩状缺陷向上扩展距离较大，7075铝合金为上板时高焊速(225和300 mm/min)下后退侧钩状缺陷水平向焊核区扩展距离较大；在低焊速下，7075铝合金为上板的接头强度较高；在高焊速下，2024铝合金为上板的接头强度较高；钩状缺陷严重减小接头的有效板厚和有效搭接宽度，是接头强度降低的主要因素，优化搅拌摩擦焊搭接工艺必须同时增大有效板厚和有效搭接宽度。

关键词: 2024/7075铝合金 , 搅拌摩擦焊 , 搭接接头 , 缺陷 , 拉伸性能

铝合金2024-T4搅拌摩擦焊搭接接头组织与性能分析

徐效东 , 杨新岐 , 周光 , 佟健华

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.009

研究了铝合金2024-T4搅拌摩擦焊(FSW)搭接接头的微观组织特征和疲劳性能.结果表明,搭接接头后退侧热力影响区晶粒变形程度较前进侧严重.疲劳试样断裂位置均位于弱连接缺陷向上“拉起”较严重的焊核区后退侧.当应力比为0.1时,铝合金搅拌摩擦焊搭接接头对应于95％存活率的疲劳强度特征值(A)(o)k为18.25MPa,与铝合金熔焊搭接接头的(A)(o)k为13.92MPa相比,增加了31.11％.与此同时,FSW搭接接头疲劳S-N曲线斜率m为5.39,大于熔焊接头所对应的S-N曲线斜率范围3.0-3.5,可见在长寿命区搭接接头的疲劳性能优于熔焊接头.搭接接头的裂纹源位于搭接接头上板底部位置的表面缺陷或者强化相颗粒处,对应于弱连接缺陷处.

关键词: 铝合金 , 搅拌摩擦焊 , 搭接接头 , 微观组织 , 疲劳性能

焊后热处理对300M超高强度钢电子束焊接接头组织及性能的影响

张国栋 , 杨新岐 , 何鑫龙 , 李晋炜

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2012.5.004

研究了300M超高强度钢电子束焊接接头在油淬、正火1油淬、正火2油淬三种焊后热处理状态下的室温拉伸及冲击性能,并与母材油淬状态下的室温拉伸及冲击性能进行了对比.对三种焊后热处理工艺下的接头组织及冲击断口进行了扫描电镜观察.结果表明:焊后热处理并没有消除焊缝中粗大柱状晶组织,但是正火油淬工艺使柱状晶轮廓及焊缝与热影响区的分界变得模糊.接头正火2油淬状态的强度、塑性和冲击韧度明显优于接头油淬状态.与母材油淬状态相比,正火2油淬状态接头的抗拉强度更高,伸长率及断面收缩率分别达到前者的93.6％和81％,冲击韧度与前者相当.接头油淬状态冲击断口表面沿裂纹扩展方向有大量柱状晶被撕裂并翘起,粗大柱状晶沿晶开裂.

关键词: 超高强度钢 , 电子束焊接 , 焊后热处理 , 力学性能

表面纳米化对渗锌过程的影响

张晶 , 杨新岐

腐蚀与防护

热扩散渗锌过程是一种固态扩散反应,反应时间长、速度慢.表面纳米化技术作为一项新的表面处理技术应用于热扩散渗锌,可以降低渗锌温度和缩短渗锌周期.对表面纳米化处理以及添加剂对渗层厚度、保温时间、保温温度的影响进行了探索性试验.试验表明纳米化层对于扩散更加敏感,时间的影响对于纳米化层并不显著.同时结合其它渗剂的使用,表面纳米层对渗层的改善作用又有所提高,温度越高,渗层厚度增加越明显.

关键词: 热扩散 , 渗锌 , 表面纳米化 , 腐蚀

锌粉特性对机械镀锌层性能的影响

李铁龙 , 杨新岐 , 姜海龙 , 孙莉

材料保护 doi:10.3969/j.issn.1001-1560.2005.11.004

通过OLYMPUS-GX51型光学显微镜进行机械镀层金相组织检测和厚度测量、划线和划格试验及按GB/T 3091-2001 要求的硫酸铜溶液腐蚀试验,研究了锌粉粒度及形状对机械镀锌层性能的影响.试验表明:在相同机械镀锌工艺规范下,320目颗粒状锌粉镀层颗粒粗大且不均匀,厚度范围33～55 mm,500目颗粒状锌粉镀层不及500目片状锌粉镀层致密,厚度范围45～58 mm,500目片状锌粉镀层最致密颗粒分布也最均匀,厚度范围33～41 mm; 320目颗粒状锌粉、500目颗粒状锌粉、500目片状锌粉机械镀锌层与钢铁基体之间附着强度均达到有关国家标准;均匀性均达到GB/T 3091-2001要求;锌粉粒度越小对应其镀层耐蚀性及均匀性也越好;在相同粒度尺寸下(500目锌粉),片状锌粉比粒状锌粉的镀层具有更好的耐腐性.

关键词: 机械镀 , 锌粉特性 , 镀层均匀性 , 耐蚀性

轴向压力对X65合金钢摩擦堆焊层组织和磨损性能的影响

张旭 , 杨新岐 , 崔雷 , 杜波

中国表面工程 doi:10.11933/j.issn.1007-9289.2016.06.016

为拓宽摩擦堆焊的工程化应用,以X65钢作为耗材和基板材料进行了摩擦堆焊工艺试验研究,在选定最优焊速的基础上,主要讨论了轴向压力与堆焊层组织、显微硬度及磨损性能的影响.试验表明:在转速4 000 r/min、堆焊速度200 mm/min、轴向压力在59.7～104.4 MPa范围下可获得冶金连接与成型良好的摩擦堆焊层.随轴向压力增加,堆焊层宽度增加、但厚度减小;过高轴向压力不能增加摩擦堆焊层的有效体积.摩擦堆焊接头主要由堆焊层、热影响区(HAZ)和母材区域组成,与传统摩擦焊缝细小晶粒组织特征不同,摩擦堆焊层主要为粗大板条和粒状贝氏体混合组织特征.HAZ主要由过热区和相变重结晶区组成,过热区主要为贝氏体组织特征,而重结晶区为细小铁索体晶粒组织特征.轴向压力变化对堆焊层组织粗化倾向和HAZ尺寸有较大影响,但对HAZ的组织形态影响不大.不同轴向压力下的堆焊层平均硬度及抗磨损性能均高于母材,与母材比较堆焊层磨损体积最大可降低33.3％.

关键词: 摩擦堆焊 , 轴向压力 , 显微组织 , 磨损性能