外加磁场对电子束焊接成形性能的影响

黄以平，李少林，刘海浪，蒋健博，彭治国，谭 毅

(1.桂林电子科技大学机电工程学院，桂林 541004；2.海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室，鞍山 114000；3.大连理工大学材料科学与工程学院，大连 116024)

0 引 言

自20世纪50年代电子束设备成功应用于焊接领域以来[1]，其独特的热源特点和优异的焊接质量使其在航空航天、核电、船舶重工等行业得到快速发展[2-5]。与传统的焊接相比，电子束焊接能量密度高、热输入低、焊缝深宽比大、热影响区小、焊接变形小、自动化程度高，在难熔金属及异种金属焊接方面具备极大优势[6]。

磁场作为自然界中最为重要的能量场之一，在金属熔炼、控制凝固、固态相变等多个材料加工领域应用广泛[7-8]。在熔炼过程中施加电磁场，可以净化钢液，去除夹杂物，起到精炼除杂的作用[9]；在材料的凝固过程中施加电磁场，可以影响金属液体的流动状态，改变凝固过程中的溶质分布，从而改善铸坯的表面质量，细化铸坯内部的凝固组织，减少铸件的疏松和缩孔[10]；在固态相变过程中施加电磁场，可以改变相变的热力学条件，影响合金析出相的组织取向[11]，改变相变温度、相变过程及产物形貌[12]。焊接是一个涉及冶金、凝固和相变的复杂的物理化学过程。研究表明，在电弧焊、激光焊等焊接过程中引入单一磁场[13-16]或电磁超声复合能量场[17]，可以调控焊接熔池液态金属结晶过程的传质及传热行为，减小成分偏析，细化焊缝组织，调整焊缝形状，从而改善焊缝的综合性能。……