双金属复合板光纤激光焊接及其接头腐蚀性能分析.PDF

第45 卷 第7 期 稀有金属材料与工程 Vol.45, No.7 2016 年 7 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING July 2016 双金属复合板光纤激光焊接及其接头腐蚀性能分析 苟宁年，张建勋，李振岗 (西安交通大学 金属强度国家重点实验室，陕西 西安 710049) 摘 要：针对DSS2205/X65 双金属复合板进行激光对接焊试验，观察焊接接头的金相组织，通过能谱法分析 Cr 元素在 焊接接头中的分布，测试了母材 DSS2205 和焊接接头的极化曲线。结果表明：焊接接头中金相组织沿厚度方向上出现 了明显的分层特征；激光焊接时熔池中上下2 个部位的熔态金属流动符合Marangoni 对流特征，熔池中部的液态金属更 趋向于向上流动扩散，而受重力影响较少；焊接接头复层的极化曲线表明它们和母材DSS2205 具有相当的自腐蚀电位， 但点蚀电位均低于母材DSS2205 ，并且采用小光斑激光焊接具有更好的抗点蚀能力。 关键词：双金属复合板；激光焊；熔池流动；极化曲线 中图法分类号：TG401 文献标识码：A 文章编号：1002- 185X(2016)07- 1760-05 双金属复合板是将基层(10~60 mm 的碳钢或低合 1 实 验 金钢)与复层（1~5 mm 的不锈钢或钛合金等）在一定的 高温高压下冶金地结合在一起，使其成为一种具有特 实验材料为爆炸成型的X65/DSS2205 双金属复合 殊性能的整体新型材料，已广泛用于石油化工、海洋开 板。焊接试板通过机加工保留其基层厚度为2 mm 、复 发、造船等工业领域。 层厚度2 mm 。试验分组及焊接工艺见表1。试验分为 A 使用双金属复合板的主要目的在于充分利用其基 和B 2 组，A 组采用的激光光斑直径为0.6 mm ，B 组为 层材料的高强度、高塑韧性和复层的耐热、耐磨、耐腐 0.3 mm 。为了研究焊接时重力对熔池内部液态金属流 蚀等性能，然而，在结构制造中，由于2 种不同的材料 动行为的作用，每组试验包含 2 种焊接方式（图 1a， 属性给其焊接带来了新的问题。例如，焊接接头过渡层 1b 所示）。光纤激光焊接设备为 Ytterblum laser 易生成脆性相而使接头的塑韧性下降、接头界面合金 Systerm-4000 型。激光功率 3500 W ，焊接速度 1.5 元素碳的迁移使接头力学性能和耐腐蚀性能下降等。 m/min ，离焦量–2 mm 。 目前，针对双金属复合板基本焊接工艺是采用不同焊 焊接接头的金相组织浸蚀方法为：以 Kalling ’s2 接材料分别对其复层和基层进行焊接，同时，为了防止 号腐蚀剂 (100 mL 乙醇＋100 mL HCI＋5 g CuCl ) ，在 2 基层焊缝对复层焊缝组织和性能的影响，还要在其复 室温下进行浸蚀，时间约为30 s 。采用NIKON MA200 [1-4] 层和基层焊缝之间再添加一层过渡层 ，因此，从实 金相显微镜对组织进行观察，采用photoshop 软件对金 际焊接中，其焊接工艺复杂，焊接效率较低。 相照片进行处理，分离出铁素体和奥氏体。在常温下测 本研究基于光纤激光穿透焊接时，熔池内上下 量复