301LN不锈钢倾斜激光焊接微观组织和力学性能研究

发布时间：2017-04-27 16:17

  本文关键词：301LN不锈钢倾斜激光焊接微观组织和力学性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本论文以301LN不锈钢为研究对象,N元素的加入减弱甚至消除了不锈钢焊接接头的晶间腐蚀,是目前制造轻量化轨道客车的主要材料。论文研究了激光焊接301LN焊接金属的凝固模式和微观组织；为了增强搭接非熔透激光垂直焊接结构的拉伸塑性及疲劳强度,本论文探索研究了激光焊接倾斜焊缝结构的静力学和疲劳性能,并对比垂直焊缝分析了倾斜焊缝对焊接结构断裂塑性和疲劳强度的影响,文中所涉及到的板材材料分别为1.5mm301L-HT,2.0mm301L-DLT及0.8mm301L-DLT板材；试验研究表明,激光斜焊接焊缝组织由奥氏体A和占-铁素体组成,焊缝柱状晶是以δ-铁素体为初晶相的FA模式,组织均匀、尺寸小于10um；热影响区域小,熔合线明显,无缩孔缩松等缺陷；焊缝中δ-铁素体的含量随着位置不同而发生改变,中心局部区域占-铁素体的含量较低；在研究的4种激光焊接结构中,1.5+0.8组合的拉伸塑性量最大,接近20mm,其余三种组合断裂位移较小；焊接试件的拉伸变形,均集中在焊缝界面附近区域,且非熔透下板焊缝的变形量大于熔透上板焊缝的塑性变形,当其塑性变形量较大,界面剪切应力超过焊缝界面的剪切强度时,发生剪切断裂；相比于垂直焊缝结构,倾斜焊缝试样的拉伸塑性和断裂强度均有一定程度的提高；四种激光倾斜焊接结构的疲劳断裂均发生在非熔透下板,宏观断口呈现疲劳源区、扩展区、及最后的瞬断区三部分,且疲劳裂纹萌生寿命占整个疲劳总寿命的绝大部分；裂纹扩展微观断裂机理为穿晶和晶间混合断裂模式；与垂直焊接疲劳性能相比,倾斜激光焊接结构改变了疲劳裂纹扩展路径,增加了疲劳裂纹扩展阻力,疲劳性能得到明显提高；倾斜焊缝结构在一定程度上增强了焊接结构的拉伸性能及疲劳性能,提高了车体的安全性,在车体应用中具有可行性。
【关键词】：非熔透激光焊接 倾斜焊缝 凝固模式 拉伸性能 疲劳性能
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG456.7
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-25
• 1.1 研究目的与意义12-13
• 1.2 不锈钢客车车体材料13-14
• 1.3 不锈钢客车的传统焊接技术14-17
• 1.3.1 不锈钢客车电阻焊凝固模式和可焊性14-16
• 1.3.2 不锈钢客车电弧焊16-17
• 1.4 不锈钢客车的激光焊接技术17-21
• 1.4.1 激光焊接技术的原理及特点17-19
• 1.4.2 不锈钢客车激光焊接凝固模式和可焊性19
• 1.4.3 激光焊接参数对焊缝成形的影响19-20
• 1.4.4 激光焊接技术的发展20-21
• 1.5 搭接焊接结构的失效机制21-23
• 1.5.1 搭接电阻点焊结构的过载失效模式21
• 1.5.2 搭接电阻点焊结构的疲劳断裂机制21-22
• 1.5.3 搭接激光焊接结构的过载失效模式22
• 1.5.4 搭接激光焊接结构的疲劳失效模式22-23
• 1.6 论文研究内容23-25
• 2 试验材料及方法25-29
• 2.1 试验材料25
• 2.2 试样制备25-26
• 2.3 分析试验方法26-27
• 2.3.1 冶金分析试样的切割与制备26-27
• 2.3.2 焊接接头的断裂分析方法27
• 2.4 拉伸试验27
• 2.5 疲劳试验27-28
• 2.6 本章小结28-29
• 3 搭接非熔透激光斜焊接头冶金分析29-47
• 3.1 搭接激光斜焊接头结构29-30
• 3.2 搭接激光斜焊的凝固模式30-34
• 3.3 301LN激光斜焊接头的凝固模式和微观组织34-38
• 3.3.1 301LN激光斜焊接头的凝固模式34-37
• 3.3.2 301LN激光斜焊接头的微观组织37-38
• 3.4 301LN激光斜焊接头的EDS分析38-41
• 3.4.1 301LN激光斜焊接头的宏观EDS分析38-40
• 3.4.2 301LN激光斜焊接头的微区成分分析40-41
• 3.5 搭接激光斜焊接硬度分布41-45
• 3.6 搭接激光焊接缺陷的产生及防止措施45
• 3.7 本章小结45-47
• 4 搭接非熔透激光斜焊接拉伸性能47-63
• 4.1 搭接激光斜焊接拉伸曲线47-48
• 4.2 搭接激光斜焊接断裂分析48-54
• 4.2.1 拉伸断裂模式分析49
• 4.2.2 拉伸断裂断口分析49-51
• 4.2.3 拉伸断裂塑性变形51-54
• 4.3 板材组合及焊缝结构对拉伸性能的影响54-56
• 4.4 倾斜焊与垂直焊拉伸性能对比分析56-60
• 4.5 倾斜焊与电阻点焊拉伸性能对比分析60-62
• 4.6 本章小结62-63
• 5 搭接非熔透激光斜焊接疲劳性能63-79
• 5.1 疲劳试验方法63-64
• 5.2 疲劳数据处理64
• 5.3 激光疲劳性能对比64-69
• 5.3.1 1.5+1.5_301L-HT倾斜与垂直焊接疲劳性能64-65
• 5.3.2 2.0+2.0_301L-DLT倾斜与垂直焊接疲劳性能65-66
• 5.3.3 1.5_301L-HT+2.0_301L-DLT倾斜与垂直焊接疲劳性能66-67
• 5.3.4 1.5_301L-HT+0.8_301L-DLT倾斜与垂直焊接疲劳性能67-69
• 5.4 疲劳断裂分析69-76
• 5.4.1 断裂模式69-70
• 5.4.2 疲劳断口70-75
• 5.4.3 讨论分析75-76
• 5.5 板材组合与焊缝结构对疲劳断裂的影响76-77
• 5.6 本章小结77-79
• 6 结论与展望79-81
• 6.1 结论79-80
• 6.2 展望80-81
• 参考文献81-85
• 作者简历85-87
• 学位论文数据集87

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1 王夏莉;301LN不锈钢倾斜激光焊接微观组织和力学性能研究[D];北京交通大学;2016年

  本文关键词：301LN不锈钢倾斜激光焊接微观组织和力学性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：330977