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超声振动对高氮钢激光-电弧复合焊接接头组织与性能的影响研究
随着工业的发展，激光-电弧复合焊接技术在航空航天、汽车和船舶等领域得到广泛应用。然而，在高氮钢激光-电弧复合焊接中，局部热影响区域容易产生焊缝缺陷，影响焊接接头的强度和可靠性。因此，研究超声振动对高氮钢激光-电弧复合焊接接头组织与性能的影响，对提高焊接质量、改善焊接接头性能具有重要意义。
1.相关研究综述
在早期的研究中，超声振动技术主要应用于普通焊接材料中，主要体现在接头组织和力学性能的提升。而针对高氮钢激光-电弧复合焊接中超声振动的影响，目前研究还比较有限。林光等人使用超声振动技术对激光-电弧复合焊接接头间接作用下的变形和内应力进行控制分析，发现超声振动可以改善焊缝的质量，提高焊缝的均匀性和耐热性能。尹培荣等人研究了激光-电弧复合焊接接头中超声振动对晶粒尺寸、析出相和晶界特征等方面的影响，发现超声振动可以降低焊缝中晶粒尺寸的分布范围并促进析出相的形成。同时，超声振动可以改善晶粒尺寸分布的均匀性，并提高焊缝的微观组织和力学性能。
2.实验设计与结果分析
本研究采用高氮钢板材进行激光-电弧复合焊接，其中激光、电弧焊接及超声振动在不同组试验中进行排列组合，对焊接接头的组织结构、硬度和拉伸强度等性能进行分析。实验结果表明，超声振动可以显著改善高氮钢焊接接头的组织结构和力学性能，特别是在既有激光又有电弧焊接时，超声振动的效果更加明显。此时，焊接接头的晶粒尺寸分布范围缩小，析出相数目增加，晶界特征得到优化，接头的拉伸强度和硬度也显著提高。
3.影响机理分析
超声振动的应用可以在焊接过程中产生微小的振动，导致焊缝生长方向不断变化，并促进组织中的相变和析出相的形成。焊接过程中的振动还可以改变液态金属的流动状态，使其均匀分布并减少焊接接头中的气体和夹杂物。超声振动在焊接接头中的应用可以显著提高焊接接头的强度和可靠性，同时对于高氮钢这一特殊材料，超声振动可以改善其组织细化和基体的均匀性，降低晶界的敏感性，从而更好地适应高强度和高温环境的应用需求。
4.研究展望
本研究对超声振动在高氮钢激光-电弧复合焊接接头中的应用进行了初步的探索，并取得了一定的成果。然而，目前仍有许多问题需要进一步研究和解决，如超声振动参数的选择、超声振动作用机制的进一步认识等。因此，后续研究还需加强对超声振动技术在高氮钢激光-电弧复合焊接中的应用研究，提高焊接质量和效率，优化焊接接头的组织结构和力学性能，以更好地满足高强度和高温环境的应用需求。