Mater.Sci.Eng.A：T-250馬氏體鋼激光焊接高強韌性接頭的工藝設計

【引言】

T-250馬氏體鋼，強度高、韌性好，由於不含Co，所以成本低，廣泛應用在火箭發動機殼體和飛機起落架等眾多結構中。然而，目前各種焊接方法焊接得到的接頭雖然強度高，但韌性差，難以滿足應用要求。而銅元素可以改善馬氏體鋼焊接接頭的強度和韌性，所以通過控制銅含量和後續時效溫度，改善T-250焊接接頭性能。

【成果簡介】

近日，清華大學單際國教授、K.Li和德克薩斯大學埃爾帕索分校R.D.K. Misra（共同通訊作者）等人在Materials Science and Engineering: A上發表了最新的研究成果「The significance and design of hybrid process in governing high strength-high toughness combination of fiber laser-welded T-250 maraging steel joint」。在該文中，研究人員系統研究了銅對T-250馬氏體鋼激光焊接接頭強度和韌性的影響。在不同溫度下，通過改變焊接接頭的銅含量進而對時效過程產生影響。通過改變銅含量和時效過程來優化焊接接頭的力學性能，進而得到高強度和高韌性的焊接接頭。

【致歉：很抱歉，未能找到通訊作者K.Li的確切中文名字，小編表示誠摯的歉意！】

【圖文導讀】

圖1 未經處理的母材和供貨態母材的OM圖和TEM圖

（a）未經處理的母材的光鏡圖

（b）未經處理的母材的TEM圖及選區的電子衍射圖像

（c）供貨態的母材的TEM圖及選區的電子衍射圖像

（d）TEM圖中觀察到的析出物的放大圖

圖2 焊接系統和保護裝置

（a）焊接固定裝置和保護裝置實物圖

（b）焊接系統的示意圖

圖3 電鍍示意圖

圖4 拉伸件尺寸

圖5 DSC實驗中試樣的取樣示意圖

圖6 焊接接頭橫截面形貌圖

（a）沒有銅塗層的焊縫形貌圖

（b）銅塗層為10μm時的焊縫形貌圖

圖7 銅塗層為10μm時的焊接接頭的顯微組織

（a）焊縫的顯微組織

（b）部分熔化區的顯微組織

（c）深侵蝕區的顯微組織

（d）母材的顯微組織

圖8 銅塗層為10μm時焊接接頭的DIC實驗結果

（a）拉伸試樣的全場應變分布

（b）截線0處的應變曲線

圖9 焊接接頭的拉伸強度和韌性隨時效溫度變化的曲線

圖10 焊接接頭的拉伸強度和韌性隨銅塗層厚度的變化曲線

圖11 不同厚度銅塗層的試樣的DSC曲線

圖12 強度和韌性的響應面

（a）強度的響應面

（b）韌性的響應面

圖13 強度和韌性的輪廓疊加圖

圖14 規範參數區域的擬合曲線

圖15 測試點的斷裂表面

（a）點2的斷裂表面

（b）點3的斷裂表面

（c）點4的斷裂表面

圖16 斷裂處的韌窩的顯微組織

（a）斷口韌窩的低倍放大圖

（b）斷口韌窩的中倍放大圖

（c）斷口韌窩的高倍放大圖

圖17 夾雜分析

（a）區域1的夾雜分析

（b）區域2的夾雜分析

【小結】

研究人員設計了電鍍Cu塗層焊接時效處理這一工藝，選擇合適的工藝參數可以優化T-250馬氏體鋼焊接接頭性能。研究人員找到了強度和韌性實現最佳匹配的工藝參數範圍。時效溫度（T）和銅塗層厚度（t）同時滿足：587 oC＜T＜610 oC，17.5 μm＜t＜60 μm時，焊接接頭的強度和韌性能實現最優匹配，焊接接頭的強度和韌性能夠達到母材的90%以上。

文獻鏈接：The significance and design of hybrid process in governing high strength-high toughness combination of fiber laser-welded T-250 maraging steel joint（Materials Science and Engineering: A，2018，doi.org/10.1016/j.msea.2018.01.122）。

本文由材料人編輯部金屬組 楊樹 供稿，材料牛編輯整理。

技術服務

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！