江蘇激光聯(lián)盟陳長(zhǎng)軍導(dǎo)讀： 　　在這項(xiàng)工作中對(duì)ATIG (UP-ATIG)異種焊件進(jìn)行了各種機(jī)械和冶金學(xué)研究。 　　摘要 　　介紹了用50% SiO2+ 50% TiO2復(fù)合助焊劑，采用活化鎢惰性氣體(ATIG)焊接Inconel 600和AISI 316L板的工藝。對(duì)未剝皮的ATIG (UP-ATIG)異種焊件進(jìn)行了各種機(jī)械和冶金學(xué)研究。結(jié)果表明，UP-ATIG焊件的拉伸破壞發(fā)生在焊縫區(qū)，主要是由于粗晶和金屬間化合物的存在。對(duì)UP-ATIG異種焊件進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化(LSP)，結(jié)果表明，激光沖擊強(qiáng)化后的ATIG焊件抗拉強(qiáng)度(630.33±28.02 MPa)高于UP-ATIG焊件(573.11±41.11 MPa)，這是因?yàn)榧す鉀_擊強(qiáng)化后的ATIG焊件存在壓縮殘余應(yīng)力(CR)。殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果表明，UP-ATIG焊件在焊縫區(qū)存在拉伸殘余應(yīng)力(TR)，而LP-ATIG焊件則存在CR應(yīng)力。動(dòng)態(tài)電位極化試驗(yàn)結(jié)果表明，LP-ATIG焊件的耐蝕性略高于UP-ATIG焊件。 　　采用ER2553填料（a和b）的CCGTA焊接件的線圖分析；ERNiCu-7填料（c和d）。 　　1.介紹 　　鎳基超級(jí)合金和奧氏體不銹鋼因其在酸性、高溫和腐蝕性環(huán)境中的優(yōu)異性能，經(jīng)常用于高溫腐蝕環(huán)境，如核工業(yè)、發(fā)電廠、低溫發(fā)動(dòng)機(jī)等。類似地，包含鎳基超級(jí)合金（如Inconel 600）和奧氏體不銹鋼（如AISI 316L）的異種接頭廣泛用于制造高溫部件。Srinivasan等人報(bào)告稱，用于在高溫下傳輸高頻信號(hào)的礦物絕緣電纜包含Inconel 600和AISI 316L雙金屬接頭。類似地，許多研究人員透露，Inconel 600和奧氏體不銹鋼的異種接頭廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)。異種焊接的主要問(wèn)題是選擇合適的焊接工藝和填充金屬。填充金屬和焊接方法選擇不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致接頭失效，以及機(jī)械和冶金性能差。 　　Inconel 657熱影響區(qū)析出。 　　Devendranath Ramkumar等人研究了Inconel625和UNS 32205的電子束焊接件的各種性能，并報(bào)告了由于焊接件枝晶間區(qū)域的鉬偏析，焊接區(qū)發(fā)生了拉伸失效。Gobu和Mahadevan研究了Inconel 600和AISI 304L攪拌摩擦焊件的機(jī)械和冶金性能，發(fā)現(xiàn)接頭的抗拉強(qiáng)度在450℃以上急劇下降，因?yàn)楦邷叵碌睦熳冃尾怀杀壤as Neves等人研究了使用Nd:YAG激光焊接制造的Inconel 600和AISI 304焊接件的微觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)焊接區(qū)存在小孔。 　　自動(dòng)焊接是一種在不使用填充材料的情況下連接相似和不同金屬的顯著技術(shù)。然而，這種方法無(wú)法在單道焊中連接較厚的截面，因?yàn)槠浯┩改芰^差。在焊接過(guò)程中使用活性焊劑是增加單程焊接熔深的首要解決方案。Zhang等人報(bào)道，在電子束焊接過(guò)程中使用活性焊劑可以顯著提高焊縫熔深。此外，作者還指出，活性劑引起的表面張力梯度和氧含量的變化歸因于焊縫熔深的增強(qiáng)。Huang報(bào)道，在1020碳鋼的氣體保護(hù)金屬極電弧焊中使用活性焊劑可增加焊縫熔深，并減少角變形。作者進(jìn)一步指出，由于氧化物助焊劑的存在，焊接電弧柱延伸至根部開(kāi)口，從而導(dǎo)致更高的熔深。 　?。╝） Inconel 625焊縫金屬和Inconel 718母材之間的界面：顯示熔合線附近的富Nb碳化物（b）Inconel 82焊縫金屬和310S母材之間的界面（c）310 SS焊縫金屬和310S母材之間的界面（d）310 SS焊縫金屬和IN-718母材之間的界面。 　　在制造業(yè)中，鎢極氣體保護(hù)焊（GTAW）是應(yīng)用最廣泛的連接技術(shù)，因?yàn)樗軌蚩刂坪傅缼缀涡螤詈徒宇^性能。但這一過(guò)程也有局限性，比如生產(chǎn)率低、滲透深度差。因此，許多研究人員研究了GTAW中活性焊劑的使用，稱為ATIG焊接，并報(bào)告了穿透深度和各種機(jī)械和冶金性能的顯著改善。同樣，許多研究人員研究了ATIG焊接過(guò)程中活性劑對(duì)焊縫熔深的作用，得出了電弧收縮和marangoni效應(yīng)的機(jī)理。 　　采用（i）ER2553和（ii）ERNiCu-7填料的CCGTA焊接工藝獲得的Inconel 718和AISI 316L異種接頭的界面微觀結(jié)構(gòu)。 　　在電弧收縮機(jī)制中，施加的活化劑在弧柱溫度下分解，產(chǎn)生大量正離子。這些離子會(huì)吸引弧柱中的自由電子，從而產(chǎn)生電弧收縮，從而導(dǎo)致基底金屬熔化，從而加深穿透。在marangoni效應(yīng)機(jī)理中，活性劑的分解為熔池提供表面活性氧元素。氧含量通過(guò)改變從熔池邊緣到熔池中心的表面張力梯度來(lái)改變流體流動(dòng)模式，從而導(dǎo)致更深的熔透。圖1顯示了傳統(tǒng)GTAW和ATIG焊接工藝的流體流動(dòng)模式，以及ATIG焊接比GTAW焊接熔深的改善。 　　圖1 流體流動(dòng)模式示意圖。a）GTAW ，b）ATIG焊接。 　　激光沖擊噴丸（LSP）是一種成功的強(qiáng)化技術(shù)，可提高金屬的強(qiáng)度、耐磨性和耐腐蝕性等性能。在這種LSP工藝中，高能激光束撞擊金屬表面，產(chǎn)生高壓等離子體，在金屬中產(chǎn)生沖擊波，產(chǎn)生鉻應(yīng)力。由于鉻應(yīng)力，發(fā)生塑性變形，增強(qiáng)了機(jī)械和冶金性能。Devendranath Ramkumar等人研究了LSP對(duì)異種焊接件的拉伸強(qiáng)度和沖擊韌性等機(jī)械性能的影響，并報(bào)告了LSP工藝可以改善焊接件的拉伸性能。Chandrasekar等人在比較Inconel 600的未噴丸和激光沖擊噴丸焊件時(shí)報(bào)告，激光噴丸焊件顯示出比未噴丸焊件更好的機(jī)械性能。作者進(jìn)一步指出，在LSP過(guò)程中，未噴丸焊接件的TR應(yīng)力轉(zhuǎn)化為CR應(yīng)力，從而提高了機(jī)械性能。 　　從文獻(xiàn)中可以看出，關(guān)于使用復(fù)合焊劑的金屬異種焊接以及激光噴丸對(duì)鎳基超級(jí)合金和奧氏體不銹鋼異種焊接件的影響，僅有少量信息可用。因此，這項(xiàng)研究工作是在使用50%SiO2+50%TiO2復(fù)合焊劑通過(guò)ATIG焊接連接Inconel600和AISI 316L板材，并使用LSP工藝強(qiáng)化焊接件的過(guò)程中進(jìn)行的。此外，還對(duì)未噴丸和激光噴丸異種焊接件進(jìn)行了腐蝕、機(jī)械和冶金等各種表征。 　　2.材料和方法 　　2.1. 基材 　　在本研究中，使用了Inconel 600高鎳鉻鐵合金和AISI 316L奧氏體不銹鋼作為基底金屬。為了確定化學(xué)成分，對(duì)賤金屬樣品進(jìn)行了原子發(fā)射光譜測(cè)試。 　　2.2. Inconel 600和AISI 316L異種焊接件的制造 　　焊接前，將50%SiO2+50%TiO2的復(fù)合焊劑與丙酮混合，以獲得糊狀稠度，用于涂覆在板材的上表面。本研究采用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接焊接結(jié)構(gòu)。焊接過(guò)程中，如圖2所示，使用特殊的保護(hù)氣體供應(yīng)裝置在焊縫的表面和根部供應(yīng)氬保護(hù)氣體。同樣，在開(kāi)始焊道之前，給焊炬足夠的時(shí)間來(lái)形成足夠的焊坑，這被稱為延遲時(shí)間。焊接后，根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)，使用EDM工藝對(duì)焊接接頭進(jìn)行各種機(jī)械和冶金試驗(yàn)。圖3顯示了Inconel 600和AISI 316L的制造異種焊接件。 　　圖2 帶反吹掃裝置的焊接裝置。 　　圖3 采用ATIG焊接的Inconel 600和AISI 316L異種焊接件。 　　2.3. 冶金表征 　　制作完成后，在復(fù)合區(qū)將異種焊件切成30 mm × 10 mm × 5 mm的尺寸，進(jìn)行各種冶金表征。圖4顯示了覆蓋母材、熱影響區(qū)（HAZ）和焊接區(qū)的切片試樣。試樣制備和金相檢驗(yàn)遵循標(biāo)準(zhǔn)程序。為了清晰地探索微結(jié)構(gòu)，使用了glyceregia (15ml HCL, 10ml甘油和5ml HNO3的混合物)蝕刻劑。為了確定母材和異種焊接件的晶粒度，使用ImageJ軟件及其顯微圖像進(jìn)行了晶粒度測(cè)量。為了確定拉伸和沖擊破壞模式，對(duì)斷裂表面進(jìn)行了場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（FE-SEM）檢查。同樣，在焊接區(qū)進(jìn)行FE-SEM/EDAX（能量色散x射線分析），以探索各種相和化學(xué)元素的存在。 　　圖4 用于各種冶金分析的異種焊件照片a）面?zhèn)萣）根部側(cè)c）橫截面。 　　2.4. 機(jī)械特性 　　制造的異種焊件被切割成不同尺寸，如圖5所示，使用EDM工藝進(jìn)行各種機(jī)械試驗(yàn)。為了檢查重復(fù)性，在每種情況下使用三個(gè)樣品進(jìn)行三次拉伸、沖擊和彎曲等所有機(jī)械試驗(yàn)。在應(yīng)變速率為3.3的Instron萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上，對(duì)按照ASTM E8/E8M標(biāo)準(zhǔn)制備的樣品進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，應(yīng)變率為3.3?×?10?4?s?1。為了揭示接頭的延性，進(jìn)行了面彎曲和根彎曲試驗(yàn)。、由于異種焊件在焊接區(qū)失效，且抗拉強(qiáng)度低于母材，因此對(duì)異種焊件進(jìn)行LSP處理，以提高其機(jī)械和冶金性能。 　　圖5 從異種焊接件獲得的各種機(jī)械和冶金特性的試件示意圖。 　　2.5. LSP工藝的實(shí)驗(yàn)過(guò)程 　　圖6給出了LSP工藝的示意圖和研究中采用的參數(shù)。最初，要噴丸的區(qū)域使用粗至細(xì)等級(jí)的金剛砂片拋光，并用PVC膠帶粘合，該膠帶在LSP工藝中充當(dāng)犧牲層。該犧牲層提高了激光能量吸收能力，避免了靶表面的熱效應(yīng)。研制了一種XY平移臺(tái)，通過(guò)正交耦合兩臺(tái)伺服電機(jī)，使目標(biāo)金屬在聚焦激光束的作用下移動(dòng)。 　　圖6 LSP設(shè)置示意圖。 　　在LSP過(guò)程中，高能激光束通過(guò)聚焦透鏡聚焦到目標(biāo)金屬上，聚焦透鏡蒸發(fā)犧牲層，形成高能等離子體羽流。當(dāng)沖擊波的大小超過(guò)屈服強(qiáng)度時(shí)，這種等離子體羽流會(huì)在金屬中產(chǎn)生沖擊波，導(dǎo)致高密度的位錯(cuò)陣列和CR應(yīng)力的感應(yīng)。這將有助于提高激光噴丸試樣的屈服強(qiáng)度和硬度。 　　LSP后，按照ASTM標(biāo)準(zhǔn)，使用EDM工藝切割試樣，進(jìn)行拉伸、沖擊和彎曲試驗(yàn)。為了確定未噴丸和激光噴丸焊接件中存在的殘余應(yīng)力的大小，使用X射線衍射技術(shù)和sin2ψ方法進(jìn)行了殘余應(yīng)力測(cè)量。最后，對(duì)激光噴丸前后的結(jié)果進(jìn)行了比較。 　　3.結(jié)果和討論 　　3.1. 異種焊接件激光噴丸前的冶金研究 　　賤金屬的光學(xué)顯微鏡結(jié)果如圖7所示。從圖7（a）可以推斷，Inconel 600板包含退火孿晶，微觀結(jié)構(gòu)中存在TiC/TiN偏析。退火過(guò)程中產(chǎn)生的退火孿晶確保了接收板的強(qiáng)度。類似地，微觀結(jié)構(gòu)中TiC/TiN的偏析證實(shí)了所研究的板材為商業(yè)級(jí)鎳合金，因?yàn)樯虡I(yè)Inconel 600金屬在其微觀結(jié)構(gòu)中包含TiC/TiN偏析，其形式為圓點(diǎn)。圖7（b）顯示了AISI 316L的微觀結(jié)構(gòu)，清楚地描繪了奧氏體和鐵素體相。 　　圖7賤金屬a）Inconel 600 b）AISI 316L的光學(xué)顯微鏡結(jié)果。 　　圖8顯示了UP-ATIG異種焊接件各區(qū)域的微觀結(jié)構(gòu)。從圖8（a–d）可以推斷，由于熔池的凝固行為和焊接期間在焊接區(qū)產(chǎn)生的高溫，焊接區(qū)的晶粒度高于母材。熔合區(qū)的晶粒粗化已通過(guò)晶粒尺寸測(cè)量得到證實(shí)，結(jié)果如圖9所示。從圖中可以看出，Inconel 600、AISI 316L和UP-ATIG異種焊接件的晶粒度為12.12?±?0.92?μm，15.78?±?1.03?μm和18.64?±?1.24?μm。Sabzi和Dezfuli證實(shí)，獲得的焊縫金屬晶粒尺寸為枝晶尺寸。此外，從圖8（a）和（b）所示的焊縫界面微觀結(jié)構(gòu)可以看出，熔池邊緣的晶粒已向焊縫中心生長(zhǎng)。這是由于熔合邊界比焊縫中心存在陡峭的熱梯度，這有利于晶粒生長(zhǎng)，與散熱相反。這種晶粒生長(zhǎng)被稱為柱狀枝晶晶粒生長(zhǎng)，本研究獲得的結(jié)果與作者早期的研究非常一致。 　　圖8 UP-ATIG異種焊接件的光學(xué)顯微鏡結(jié)果a）Inconel 600的焊接界面和焊接區(qū)b）AISI 316L的焊接界面和焊接區(qū)c）靠近熔合邊界的焊接區(qū)d）中心的焊接區(qū)。 　　圖9 Inconel 600、AISI 316L、未噴丸和激光噴丸異種焊接件的晶粒度測(cè)量結(jié)果。 　　圖8（c）顯示了靠近焊接界面區(qū)域的焊接區(qū)微觀結(jié)構(gòu)。從圖中可以觀察到，在界面區(qū)域柱狀枝晶占主導(dǎo)地位，在焊縫中心存在等軸枝晶。圖8（d）顯示了焊縫中心線中細(xì)等軸樹(shù)枝晶的存在。正如Reddy等人所報(bào)告的那樣，由于凝固過(guò)程中較高程度的局部過(guò)冷，鎢極氣體保護(hù)焊工藝會(huì)在焊接區(qū)產(chǎn)生等軸枝晶。此外，熔融金屬的快速冷卻和焊接區(qū)較低的熱梯度促進(jìn)了焊接中心等軸枝晶的形成。本研究中獲得的微觀結(jié)構(gòu)結(jié)果與Devendranath Ramkumar等人報(bào)告的結(jié)果非常一致。從圖8（d）可以進(jìn)一步觀察到，由于ATIG焊接過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力，焊接區(qū)包含遷移的晶界（MGB）。這些熱應(yīng)力是由于熔合邊界和焊縫中心的熱梯度不同而產(chǎn)生的，這些熱梯度使裂紋沿著晶粒邊界形核和擴(kuò)展。此外，焊縫中粗晶粒的存在有利于MGB的形成。 　　為了識(shí)別焊接區(qū)中存在的化學(xué)元素和各種相，對(duì)UP-ATIG異種焊接件進(jìn)行了SEM/EDAX分析，結(jié)果如圖10所示。從圖中可以觀察到，焊接區(qū)的晶界中含有白色斑點(diǎn)，EDAX點(diǎn)分析表明這些斑點(diǎn)富含Mo、Cr和C元素，這些元素可能是Mo2C、Cr23C6、Fe3Mo3C和laves相的金屬間相。X射線衍射（XRD）或電子探針顯微分析儀（EPMA）分析可用于準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)本研究中未進(jìn)行的化合物。正如Sambasiva Rao等人所報(bào)告的，焊縫處金屬間相的形成受母材化學(xué)成分的差異和冷卻速度的差異的影響。此外，許多研究人員報(bào)告說(shuō)，鉬的原子半徑更大，在凝固過(guò)程中，鉬不能完全溶解在奧氏體基體中。由于上述現(xiàn)象，Mo在枝晶和枝晶間區(qū)域偏析，這有助于在熔合區(qū)形成金屬間相。在本研究中，金屬間相的形成是由于Inconel 600和AISI 316l母材的化學(xué)成分不同，以及焊縫中心和焊縫界面之間的熱梯度的差異導(dǎo)致了凝固行為。 　　圖10 UP-ATIG異種焊接件焊接區(qū)的SEM/EDAX分析結(jié)果。 　　3.2. 噴丸前異種焊接件的力學(xué)研究 　　對(duì)按照ASTM標(biāo)準(zhǔn)制備的UP-ATIG異種焊接件樣品進(jìn)行了拉伸研究。試驗(yàn)后的拉伸試樣如圖11所示，值得紀(jì)念的是，在所有試驗(yàn)中，由于粗晶結(jié)構(gòu)和焊接區(qū)中存在的MGB，焊接區(qū)出現(xiàn)斷裂。此外，焊接區(qū)中存在的有害金屬間相促進(jìn)了焊接區(qū)的拉伸破壞。SEM/EDAX分析結(jié)果證實(shí)了熔合區(qū)存在金屬間相。焊接區(qū)存在TR應(yīng)力可能會(huì)降低抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致焊接區(qū)斷裂。圖12顯示了UP-ATIG和LP-ATIG焊接件的殘余應(yīng)力測(cè)量結(jié)果。從圖中可以推斷，UP-ATIG焊件具有TR應(yīng)力，該應(yīng)力在焊縫中心線處最大，并隨著距離焊縫中心的增加而逐漸下降。UP-ATIG焊接件中存在的平均TR應(yīng)力計(jì)算為349? MPa。 　　圖11 試驗(yàn)后UP-ATIG異種焊接件的拉伸試驗(yàn)樣品。 　　圖12 UP-ATIG和LP-ATIG異種焊接件的殘余應(yīng)力測(cè)量結(jié)果。 　　焊態(tài)試樣的抗拉強(qiáng)度為585.21 MPa，602.11?MPa和532? MPa。UP-ATIG異種焊接件的平均抗拉強(qiáng)度和延性計(jì)算為573.11?MPa，標(biāo)準(zhǔn)偏差為41.11?MPa和50%。圖13顯示了母材、UP-ATIG和LP-ATIG異種焊件試樣的拉伸曲線。UP-ATIG異種焊件的抗拉強(qiáng)度低于母材Inconel 600和AISI 316L，抗拉強(qiáng)度分別為624.90? MPa和585.31? MPa。從斷裂面拍攝的FE-SEM圖像如圖14所示。從圖中可以看出，斷裂發(fā)生在韌性模式中，因?yàn)轫g性撕裂脊、宏觀/微觀孔隙聚結(jié)和凹陷面在斷口圖中占主導(dǎo)地位。 　　圖13 拉伸結(jié)果a）Inconel 600 b）AISI 316L c）UP-ATIG異種焊件d）LP-ATIG異種焊件。 　　圖14 UP-ATIG異種焊接件拉伸試樣的FE-SEM斷口圖。 　　對(duì)UP-ATIG和LP-ATIG異種焊接件進(jìn)行維氏顯微硬度研究，結(jié)果如圖15所示。從UP-ATIG焊件的硬度分布可以發(fā)現(xiàn)，整個(gè)復(fù)合區(qū)的硬度差異不大。盡管焊接區(qū)存在粗晶粒，但由于存在金屬間相，熔合區(qū)的硬度略高于AISI 316L。SEM/EDAX分析結(jié)果表明，焊縫區(qū)存在金屬間相。計(jì)算得到UP-ATIG異種焊件的平均硬度為212.81 HV，高于AISI 316L的187.81 HV，略低于Inconel 600的220.70 HV。 　　圖15 UP-ATIG和LP-ATIG異種焊接件的硬度曲線。 　　為了確定UP-ATIG焊件對(duì)突然載荷的響應(yīng)，對(duì)從焊件上取下的樣品進(jìn)行了夏比V型缺口沖擊試驗(yàn)，如圖16所示。從圖中可以看出，試樣經(jīng)歷了明顯的塑性變形，而不是完全斷裂，三個(gè)試樣的沖擊強(qiáng)度為79.4?J、 75?J和77?分別是J。發(fā)現(xiàn)UP-ATIG異種焊接件的平均沖擊強(qiáng)度為77.13?J，略低于AISI 316L 83的沖擊強(qiáng)度?J，略高于鉻鎳鐵合金600的沖擊強(qiáng)度76.1?J.沖擊結(jié)果與本研究中獲得的拉伸結(jié)果一致。此外，如圖17所示的FE-SEM斷口分析結(jié)果表明，通過(guò)觀察凹陷面和韌性撕裂脊，破壞模式為韌性。在UP-ATIG異種焊件上進(jìn)行180°面彎曲和根部彎曲試驗(yàn)，圖18中的結(jié)果顯示，表面上沒(méi)有裂紋和裂縫，表明制造的異種焊件具有良好的延展性。 　　圖16 試驗(yàn)后UP-ATIG異種焊接件的沖擊試驗(yàn)樣品。 　　圖17 UP-ATIG異種焊接件沖擊試樣的FE-SEM斷口圖。 　　圖18 UP-ATIG異種焊件180°彎曲試驗(yàn)結(jié)果a）面彎曲b）根部彎曲。 　　3.3. 噴丸后異種焊接件的力學(xué)研究 　　在UP-ATIG異種焊接件上進(jìn)行LSP工藝，以提高其物理性能。圖19顯示了LP-ATIG異種焊接件機(jī)械特性結(jié)果的合并照片。從圖19（a）可以推斷，由于激光噴丸的影響，斷裂發(fā)生在AISI 316L側(cè)較弱的母材中，而不是焊縫和其他母材中。激光噴丸焊件的拉伸試驗(yàn)結(jié)果如圖13所示。在LSP過(guò)程中，由于金屬的塑性變形，焊接件中產(chǎn)生了CR應(yīng)力，這導(dǎo)致激光噴丸焊接件具有更高的抗拉強(qiáng)度。圖12、圖20顯示了激光噴丸焊件中存在的CR應(yīng)力，從圖中可以看出，未噴丸焊件具有TR應(yīng)力，而激光噴丸焊件具有CR應(yīng)力。此外，圖20顯示，焊縫表面的CR應(yīng)力更高，并且隨著距離表面深度的增加，CR應(yīng)力直線下降。 　　圖19 樣品LP-ATIG異種焊接件機(jī)械特性結(jié)果的合并照片a）拉伸試驗(yàn)b）沖擊試驗(yàn)c）180°面彎曲和根部彎曲試驗(yàn)。 　　圖20 UP-ATIG和LP-ATIG異種焊件的深度殘余應(yīng)力測(cè)量結(jié)果。 　　3.4. 腐蝕研究 　　圖21（a–d）顯示了Inconel 600、AISI 316L、UP-ATIG和LP-ATIG異種焊接件的動(dòng)電位循環(huán)極化試驗(yàn)結(jié)果。在動(dòng)電位循環(huán)極化試驗(yàn)中，可使用Ecorr和Icorr值評(píng)估樣品的腐蝕敏感性。Igual Munoz等人使用Icorr值來(lái)表征三種不銹鋼的腐蝕行為，即EN 14311、EN 14429和EN 14462。作者報(bào)告說(shuō)，由于最低的Icorr，EN 14429和EN 14462的總體耐腐蝕性更高。類似地，Kangazian等人利用Stern–Grary方程確定了使用鎳基和不銹鋼填充絲制造的鎳基合金和超雙相不銹鋼異種接頭的腐蝕行為。 　　圖21 動(dòng)電位極化結(jié)果a）鉻鎳鐵合金600 b）AISI 316?L c）UP-ATIG焊件d）LP-ATIG焊件在室溫下置于3.5%的NaCl溶液中。 　　從圖21（c）可以看出，UP-ATIG異種焊接件的鈍化率低于母材Inconel 600。這是由于焊接區(qū)存在粗晶結(jié)構(gòu)和氧含量。Liu等人報(bào)告說(shuō)，腐蝕敏感性隨著晶粒尺寸的增加而增加，Alsabti等人指出，ATIG焊接件中的氧氣會(huì)惡化接頭的機(jī)械和腐蝕性能。在本研究中，未噴丸焊接件的晶粒度高于母材（見(jiàn)圖8、圖9），焊接區(qū)的氧氣含量較高（見(jiàn)圖10）。此外，從圖21（c）可以看出，UP-ATIG異種焊接件的Icorr遠(yuǎn)低于母材AISI 316L，因?yàn)楹缚p區(qū)域中存在高鎳和低鐵含量，表明未噴丸焊接件的腐蝕敏感性低于母材。 　　圖21(d)為L(zhǎng)P-ATIG異種焊件的動(dòng)電位極化結(jié)果。從圖中可以看出，激光噴丸焊件的循環(huán)極化曲線相對(duì)于未噴丸焊件有正向偏移。激光噴丸焊件的Icorr為0.19±0.02 mA/cm2，略高于未噴丸焊件的0.21±0.05mA/cm2，這是由于激光噴丸焊區(qū)內(nèi)存在CR應(yīng)力和細(xì)長(zhǎng)強(qiáng)鈍化層。激光噴丸過(guò)程中，在焊件中產(chǎn)生CR應(yīng)力，其原因可能是強(qiáng)化了焊接區(qū)鈍化層，提高了腐蝕電位。 　　4.結(jié)論 　　本文介紹了采用ATIG焊接工藝對(duì)Inconel 600和AISI 316L板進(jìn)行異種焊接的方法。清楚地闡述了焊接件的機(jī)械、冶金和腐蝕特性。LSP處理前，熔合區(qū)發(fā)生拉伸斷裂，抗拉強(qiáng)度低于母材。LSP處理后，拉伸斷裂發(fā)生在遠(yuǎn)離焊縫的地方，位于較弱的金屬AISI 316L側(cè)。本研究的結(jié)果如下。 　　?采用50%SiO2的ATIG焊接工藝，可成功制備Inconel 600和AISI 316L異種接頭?+?50%TiO2復(fù)合助焊劑。 　　?顯微研究表明，由于熔合區(qū)溫度升高和母材熱性能差異，焊接件具有粗晶粒和MGB。 　　?SEM分析表明焊縫區(qū)存在金屬間化合物，EDAX測(cè)試表明金屬間化合物富含鉬、碳和鉻元素。 　　?噴丸前，由于金屬間化合物的存在，焊接件在焊接區(qū)失效，而在LSP工藝后，由于熔合區(qū)中誘發(fā)的CR應(yīng)力，焊接件在較弱的母材AISI 316L側(cè)失效。 　　?硬度研究證實(shí)，由于鉻應(yīng)力，激光噴丸焊接區(qū)的硬度高于未噴丸熔合區(qū)。 　　?沖擊研究表明，激光噴丸焊接件的韌性低于未噴丸焊接件。 　　?動(dòng)電位極化研究表明，由于激光噴丸焊接區(qū)存在CR應(yīng)力和細(xì)長(zhǎng)的強(qiáng)鈍化層，LSP工藝后制造的異種焊接件的耐蝕性略有提高。 　　來(lái)源：Investigation on un-peened and laser shock peened dissimilar weldments of Inconel 600 and AISI 316L fabricated using activated-TIG welding technique，Journal of Manufacturing Processes， 　　doi.org/10.1016/j.jmapro.2018.09.004 　　參考文獻(xiàn)：H. Naffakh, M. Shamanian, F. Ashrafizadeh，Dissimilar welding of AISI 310 austenitic stainless steel to nickel-based alloy Inconel657，J Mater Process Technol, 209 (2009), pp. 3628-3639 　　江蘇激光聯(lián)盟陳長(zhǎng)軍原創(chuàng)作品！