焊接参数对CO2激光焊接Hastelloy X合金晶粒组织与力学性能的影响

《Advances in Materials Science and Engineering》：Impact of Welding Parameters on Grain Structure and Mechanical Properties of CO2 Laser–Welded Hastelloy X

　　

Hastelloy X（HX）是一种固溶强化镍基高温合金，常用于高温应用场景；传统焊接方法因Mo和Cr富集的微观偏析，经常导致凝固裂纹。为解决这些问题，本研究探讨了CO₂激光焊接的应用，该技术能以最小热输入实现全熔透。采用L9正交阵列，在三个不同水平上调整了三个关键参数——激光功率、焊接速度和焦距。通过拉伸、冲击和显微硬度测试评估力学性能，并利用光学显微镜（OM）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、电子背散射衍射（EBSD）、彩色映射和能量色散X射线光谱（EDX）对焊缝进行表征。所得接头在抗拉强度仅略有下降的情况下，表现出与母材相似的力学特性，且无孔隙和裂纹。在较低焊接速度下，尤其是在3200 W时，硬度增加。晶粒尺寸对强度有显著影响：较粗晶粒（59.88 μm）使强度降至约540 MPa，而较细晶粒（39.5 μm）产生约690 MPa的抗拉强度。反极图（IPF）图显示了等轴晶和枝晶的混合组织，而EBSD结果强调了晶界特征在强化中的作用。综上所述，CO₂激光焊接在制备具有改进性能和细化显微组织的无缺陷HX接头方面显示出有效性，为传统焊接技术提供了一种可行的替代方案。

CO₂激光焊接Hastelloy X合金接头组织与力学性能研究解读

Hastelloy X（HX）是一种以Ni、Cr、Fe、Mo为主要合金元素的镍基高温合金，凭借优异的抗氧化和耐腐蚀性能，广泛应用于石化设备、气冷核反应堆、辊底炉部件及地面燃气轮机等高温场合。然而，传统焊接方法（如钨极氩弧焊GTAW和熔化极气体保护焊GMAW）在焊接HX时，常因Mo、Cr的微观偏析导致凝固裂纹，并析出M₆C、M₂₃C₆等碳化物以及μ、σ相，损害接头完整性。激光焊接具有热输入低、能量密度高、变形小等优势，有望抑制偏析和裂纹形成。为此，研究人员采用CO₂激光焊接HX合金，系统研究激光功率、焊接速度和焦距对接头组织和力学性能的影响，以探索获得无缺陷、高性能焊接接头的可行工艺。该研究发表于《Advances in Materials Science and Engineering》。

在技术方法上，研究人员使用尺寸为150×100×5.2 mm的HX合金板（购自供应商）进行对接焊，焊接在Trumpf TLC-1005六轴CO₂激光焊接机上进行，采用氩气保护（18 L/min）。依据L9正交阵列设计9组实验（EX1–EX9），自变量为激光功率（3000、3200、3400 W）、焊接速度（0.6、0.8、1 m/min）和焦距（198、200、202 mm）。焊后采用电火花线切割（W-EDM）制备试样。力学性能评估包括按ASTM E8标准进行的拉伸测试、Vickers显微硬度测试和V-notch冲击测试。组织表征