江苏激光联盟导读：

本文研究了低能激光冲击对Hastelloy合金C-276焊缝机械完整性的影响。本文为第二部分。

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低能激光冲击对Hastelloy合金C-276焊缝机械完整性的影响（1）

3.结果与讨论

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3．1. 微观结构

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无损检测分析表明，采用高Ni-Mo-Cr钎料的TIG焊工艺得到的HastelloyC-276接头完全没有任何缺陷。断面显微图还表明，Hastelloy合金C-276的焊接参数和富Ni-Mo-Cr钎料的选择是适当的，因为熔合区焊缝无气孔、飞溅和凝固裂纹等缺陷。图5(a)和(b)提供了HastelloyC-276 PCGTA焊缝接头界面的微观组织。接头界面的微观特征也证实了焊接接头绝对没有液化裂纹，没有观察到明显的热影响区(HAZ)。在UNS N06022接头的融合区，柱状和等轴状枝晶均占主导地位(图6(a))。特别是在焊缝中部和最后道次焊缝中心线处，观察到细小的等轴枝晶组织。柱状枝晶结构主要分布在焊帽区和焊接界面处。焊缝组织中还存在枝晶柱状向等轴转变(CET)。

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在焊接过程中，随着未熔化晶粒的生长，固液界面的稳定性对决定熔合区显微组织的变化至关重要。焊接边界瞬时附近的热梯度和成分梯度也影响了生长是平面的、胞状的还是树枝状的。焊缝中心线处的等轴枝晶清楚地表明焊接过程中存在结构过冷。根据Savage(1980)的报道，除非合金中的溶质水平特别高，否则正常焊接条件下不会发生结构过冷。此外，热梯度在焊接界面比内部更陡峭，从而导致在焊接边界处形成柱状枝晶。焊缝区细小等轴晶的形成与焊接过程中所采用的脉冲电流有关。在脉冲模式下，焊接电流在峰值电流和背景电流之间振荡。通常在峰值电流模式下熔化，背景电流模式下凝固。

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图5 采用(a) UNS N06022和(b) UNS N06686填料制备的Hastelloy C-276 PCGTA焊缝的界面组织。

图6 采用UNS N06022 (a)光学显微镜和(b)扫描电镜/能谱仪(SEM/EDS)分析Hastelloy合金C-276 PCGTA焊缝的熔合区组织。

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这些电流的周期性中断导致热波动或扰动，从而搅动熔池的大小和形状。由于固液界面最大热梯度的变化趋势不断变化，新晶粒不断形成并定向良好。图6(b)中焊缝区域的SEM/EDS分析显示，UNS N06022焊件的枝晶区域和枝晶间区域的元素组成没有太多差异。EDS分析还表明，在熔合区的枝晶核中观察到Ni、Mo和W的成分，基体合金变化不大。同时，UNS N06022焊缝区完全不存在微观偏析。结果表明，采用UNS N06022填料的电流脉冲技术降低了拓扑密排(TCP)金属间化合物(如P相和μ (Mu)相)的敏感性。Ma等人(2011)在使用脉冲激光焊接Hastelloy C-276时也得到了相同的结果。

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相反，在采用UNS N06686的接头熔合区发现富钼析出物偏析（图7（a）和（b））。EDS分析作为研究的一部分进行，以证明P和μ相的形成。图8所示的EDS成分分析认为，Ni和Mo的成分水平在枝晶间距和枝晶间间距上有很大差异。在枝晶间区域观察到镍元素水平的大量减少和钼、钨的富集（表4）。如Cieslak等人（1986）所述，形成此类溶质偏析的趋势应归因于Mo（2.01）原子半径的巨大差异??）和W（2.02??）比基体金属Ni（1.62??). 钼和钨的元素分配和相平衡不是不可预见的。这归因于这些溶质元素（钼和钨）的耐火性质和晶体结构，以及键合特征的相似性。从EDS分析中可以明显看出，UNS N06686接头的枝晶间距中发现的偏析富集在Mo-W中。这可能是P相，因为Ni的贫化程度很大。目前的研究推断，即使过合金填充丝的元素组成发生微小变化，也会产生有害的金属间相。Hastelloy合金C276 LSPwC处理熔合区的微观结构研究显示，由于喷丸过程产生的热输入不显著，因此没有任何相变迹象。在LSPwC处理的Hastelloy合金C276焊缝中，这是一个非常重要的观察结果。Nath等人（2018年）报道了类似的解释。

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图7采用UNS N06686 (a)光学显微镜和(b) SE显微镜观察Hastelloy合金C-276 PCGTA焊缝的熔合区显微组织。

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图8 采用UNS N06686对Hastelloy合金C-276 PCGTA焊缝熔合区进行SEM/EDS分析。

表4 HastelloyC-276接头熔合区EDS分析。

３．２．关节的机械完整性

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3.2.1 微观硬度

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采用维氏硬度计对焊缝区域进行显微硬度压痕试验。