1 西南交通大学牵引动力国家重点实验室， 四川 成都 610031
2 中国科学院上海应用物理研究所上海同步辐射光源， 上海 201204
3 中国科学院高能物理研究所北京同步辐射装置， 北京 100049
通过激光-熔化极稀有气体保护电弧(MIG)复合焊得到了7020铝合金焊接接头，基于电子背散射衍射技术和高精度同步辐射X射线成像等，研究了该接头微观组织、力学性能、疲劳行为及断裂机制。结果表明，在焊接热循环作用下，冷却后复合焊接头各区域的晶粒形态、尺寸及组织成分发生了明显变化。接头静载抗拉强度和屈服强度分别为265.34 MPa和218.85 MPa，接头强度系数为0.74。在50%存活率下，当疲劳寿命为2×106循环周次时，复合焊接头的疲劳强度为96.13 MPa，约为母材的63.14%，焊接过程降低了材料的疲劳性能。疲劳裂纹萌生于复合焊接头熔合区表面深约103 μm的缺口处，呈典型I型四分之一椭圆裂纹扩展形貌。在稳定扩展阶段，气孔对疲劳裂纹扩展速率的影响较小。
激光技术 激光焊接 疲劳裂纹扩展 三维X射线成像 有限元模拟 气孔
1 西南交通大学牵引动力国家重点实验室， 成都 610031
2 挪威科技大学结构工程系， 特隆霍姆N-7491， 挪威
3 中国科学院上海应用物理研究所上海同步辐射光源， 上海 201204
利用高精度同步辐射X射线三维成像技术，对激光-电弧复合焊缝的气孔率进行测定，并将其作为GTN损伤模型中的初始孔洞体积分数。通过建立含余高与不含余高的复合焊接接头的细观损伤力学有限元模型，得到了拉伸接头主应力和孔洞体积分数的分布。通过对拉伸断口金相组织进行分析，发现了几何和材料的不连续性是导致接头失效的重要原因。
激光技术 GTN细观损伤模型 激光-电弧复合焊接 7020铝合金 同步辐射X射线 疲劳损伤 中国激光
2016, 43(10): 1002005
1 西南交通大学牵引动力国家重点实验室, 四川 成都 610031
2 上海交通大学材料科学与工程学院, 上海 200240
3 中国科学院上海应用物理研究所上海光源, 上海 201204
基于光学显微镜、扫描电镜、同步辐射X 射线成像、电子背散射衍射技术、显微硬度计、拉伸性能测试以及有限元仿真探讨了光纤激光-脉冲MIG 复合焊接2 mm 厚7020-T651铝合金的微观组织与力学特性。结果表明：焊缝、熔合线和母材分别为粗大等轴树枝晶、粗大柱状晶和典型的轧制组织，紧邻熔合线存在一个约100 μm 宽的等轴细晶区；接头的抗拉强度、屈服强度、延伸率和强度系数分别为260 MPa、213 MPa、4.8%和0.7；强化元素Zn 的蒸发烧损和再分布以及强化相颗粒变异的综合影响，导致焊缝的硬度值最低(75 HV)，约为母材的62.5%，但不是导致接头应力集中的重要原因，焊趾区微小缺口才是导致接头疲劳强度降低的根本原因。
材料 织构演变 元素分布 同步辐射光源 疲劳性能 高速列车
1 华中科技大学 材料科学与工程学院, 武汉 430074
2 西南交通大学 牵引动力国家重点实验室, 成都 610031
为了研究高强度铝合金的焊接性能,了解激光与金属惰性气体(MIG)之间的相互作用机理, 进一步优化焊接工艺参量, 采用光纤激光器与MIG复合焊焊机对3mm厚6005A铝合金进行了复合焊接试验研究。结合焊缝形貌、接头的力学性能等, 分析了工艺参量对焊缝质量的影响规律。结果表明, 采用激光-MIG复合焊接6005A, 在合适的工艺参量下, 可以实现表面成形良好的接头;焊缝中的物相主要由α-Al固溶体和弥散分布在基体中的第二相Mg2Si组成;焊缝区的显微硬度明显低于热影响区和母材的显微硬度, 接头的断裂处发生在焊缝区, 这是由于焊接热循环导致焊缝区组织粗化与气孔缺陷所致, 接头的断裂形式为韧性断裂, 断裂处呈现大量的韧窝, 接头的抗拉强度为251.52MPa, 可以达到母材的89.19%。焊接质量符合工程需要。
激光技术 激光-金属惰性气体复合焊 铝合金 微观组织 力学性能 laser technique laser-metal inert gas hybird welding aluminum alloy microstructure mechanical properties
