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收稿：2025-02-18，
修回：2025-02-24，
纸质出版：2025-06-20
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通过高温拉伸试验和显微组织观察，研究超音频脉冲方波电弧（UFP）对镍基合金690焊缝金属高温低塑性裂纹（DDC）的影响，并与恒流（DC）钨极氩弧焊进行比较。结果表明，在750~1 050 ℃范围内，UFP焊缝较DC焊缝抗拉强度轻微降低，但在900~1 050 ℃区间，两者强度差异极小。在试验温度范围内，UFP焊缝金属断面收缩率更高，说明UFP焊缝金属具有更高抗DDC能力。UFP使焊缝金属柱状奥氏体晶明显变短，枝晶占比增加，且出现较为细小的等轴枝晶，同时使析出相尺寸变小，分布更弥散。细小的晶粒能降低晶界应力集中，弯曲的晶界能机械地“锁住”晶界，有效地阻碍晶界的滑移，凝固过程中晶界上的析出相可以阻碍晶界的迁移，助于弯曲晶界的形成，这些均能有效减缓镍基合金焊缝金属DDC的萌生与扩展。
The effect of ultrasonic frequency pulsed square wave arc (UFP) on ductility dip cracking (DDC) of nickel based alloy 690 weld metal was studied and comparison was made with constant direct current(DC) TIG through high-temperature tensile testing and microstructure observation. The results showed that the tensile strength of UFP welds slightly decreased compared to that of DC welds within 750 ℃ to 1050 ℃. However
the difference in strength between the two was negligible from 900 ℃ to 1050 ℃. During the experimental temperature
the UFP weld metal exhibits a higher reduction of area
indicating that the UFP weld metal possesses enhanced resistance to DDC. UFP significantly shortens the columnar austenite crystals
increases the proportion of dendrites
and induces the formation of relatively small equiaxed dendrites. Simultaneously
it reduces the size of precipitated phases and enhances their dispersion. Fine grains can reduce stress concentration at grain boundaries. Curved grain boundaries can mechanically lock grain boundaries
effectively hindering their slip. The precipitation phase on the grain boundary during solidification can hinder the migration of grain boundaries and facilitate the formation of bent grain boundaries. All these factors can slow down the initiation and propagation of DDC.
Ramirez A J ， Lippold J C . High temperature cracking in nickel-base weld metal，Part 2—Insight into the mechanism ［J］. Materials Science and Engineering A ， 2004 ， 380 ： 245 - 258 .
Noecker F F ， DuPont J N . Metallurgical investigation into ductility dip cracking in Ni-based alloys，Part I ［J］. Welding Journal ， 2009 ， 88 （ 1 ）： 7 - 20 .
Noecker F F ， DuPont J N . Metallurgical investigation into ductility dip cracking in Ni-based alloys，Part II ［J］. Welding Journal ， 2009 ， 88 （ 3 ）： 62 - 77 .
Yamaguchi S ， Kobayashi H ， Matsumiya T ， et al . Effect of Minor Elecment on Hot Workability of Nickel-Base Superalloy ［J］. Metals Technology ， 1979 ， 6 （ 5 ）： 170 - 175 .
Nishimoto K ， Saida K ， Fujiya Y . Amelioration of microcracking in multipass weld metal of alloy 690 by adding rare earth metals ［C］// Proceedings of the ASME 2009 Pressure Vessels and Piping Conference ， American Society of Mechanical Engineers ， 2009 .
Young G A ， Capobianco T E ， Penik M A ， et al . The mechanism of ductility dip cracking in nickel -chromium alloys ［J］. Welding Journal ， 2008 ， 2 （ 2 ）： 31 - 43 ．
周辉 ， 王培 ， 陆善平 . NiCrFe焊缝金属的晶界形貌和晶界MC碳化物对局部变形行为的影响 ［J］. 材料研究学报 ， 2019 ， 33 （ 11 ）： 801 - 808 .
ZHOU H ， WANG P ， LU S P . Effect of Grain Boundary Morphology and MC on Plastic Deformation Behavior of NiCrFe Weld Metal ［J］. Chinese Journal of Materials Research ， 2019 ， 33 （ 11 ）： 801 - 808 .
Ramirez A J ， Lippold J C . High temperature behavior of Ni base weld metal：Part I ［J］. Materials Science and Engineering：A ， 2004 ， 380 （ 1-2 ）： 245 - 258 .
Collins M G ， Lippold J C . An investigation of ductility dip cracking in nickel-based filler materials-Part I ［J］. Welding Journal ， 2003 ， 82 （ 10 ）： 288 - 295 .
Dupont J N ， Lippold J C ， Kiser S D . 镍基合金焊接冶金和焊接性 ［M］.吴祖乾，张晨，虞荗林，等，译. 上海 ： 上海科学技术文献出版社 ， 2014 ： 320 - 369 .
曹睿 ， 刘刚 ， 陈剑虹 ， 等 . 镍基材料焊接中高温失塑裂纹DDC的生成机理及研究进展 ［J］. 焊接 ， 2018 （ 7 ）： 7 - 13 .
CAO R ， LIU G ， CHEN J H ， et al . Formation mechanism and research progress of ductility dip cracking in welding of nickel-based materials ［J］. Welding & Joining ， 2018 （ 7 ）： 7 - 13 .
张晓鸿 ， 马朋召 ， 张康 ， 等 . 脉冲TIG 焊接工艺参数对高温镍基合金焊缝组织的调控研究 ［J］. 机械工程学报 ， 2018 ， 54 （ 2 ）： 93 - 101 .
ZHANG X H ， MA P Z ， ZHANG K ， et al . Study on Controlling of Welding Seam Microstructure about Nickel-based High-temperature Alloy by Pulse TIG Welding Process ［J］. Journal of Mechanical Engineering ， 2018 ， 54 （ 2 ）： 93 - 101 .
Srikanth A ， Manikandan M . Development of welding technique to avoid the sensitization in the alloy 600 by conventional gas tungsten arc welding method ［J］. Journal of Manufacturing Processes ， 2017 （ 30 ）： 452 - 466 .
杨鲲 ， 王泽龙 ， 赵立冰 ， 等 . 机械振动方式对Inconel 601H镍基高温合金焊缝微观组织的影响 ［J］. 焊接技术 ， 2018 ， 47 （ 8 ）： 52 - 55 .
YANG K ， WANG Z L ， ZHAO L B ， et al . Effect of mechanical vibration mode on weld microstructure of Inconel 601H nickel-base alloy ［J］. Welding Technology ， 2018 ， 47 （ 8 ）： 52 - 55 .
吴敏生 ， 段向阳 ， 李路明 ， 等 . 电弧超声的激发及其特性研究 ［J］. 清华大学学报（自然科学版） ， 1999 ， 39 （ 6 ）： 110 - 112 .
WU M S ， DUAN X Y ， LI L M ， et al . Study of arc-ultrasonic excitation and its characteristics ［J］. Journal of Tsinghua University（Science and Technology） ， 1999 ， 39 （ 6 ）： 110 - 112 .
He L ， Wu M ， Li L ， et al . Ultrasonic generation by exciting electric arc： A tool for grain refinement in welding process ［J］. Applied Physics Letters ， 2006 ， 89 （ 13 ）： 131504 .
齐铂金 ， 从保强 . 新型超快变换复合脉冲变极性弧焊电源拓扑 ［J］. 焊接学报 ， 2008 ， 29 （ 11 ）： 57 - 60 .
QI B J ， CONG B Q . A novel ultrafast convert complex pulse variable polarity arcwelding power topology ［J］. Transactions of the China Welding Institution ， 2008 ， 29 （ 11 ）： 57 - 60 .
从保强 ， 齐铂金 ， 周兴国 . 超快变换高频变极性方波TIG电弧行为 ［J］. 焊接学报 ， 2009 ， 30 （ 6 ）： 87 - 90 .
CONG B Q ， QI B J ， ZHOU X G . TIG arc behavior of ultrafast convert high frequency variable polarity square wave ［J］. Transactions of the China Welding Institution ， 2009 ， 30 （ 6 ）： 87 - 90 .
Yang M X ， Qi B J ， Cong B Q ， et al . Effect of pulse frequency on microstructure and properties of Ti-6Al-4V by ultrahigh-frequency pulse gas tungsten arc welding ［J］. International Journal of Advanced Manufacturing Technology ， 2013 ， 68 （ 1-4 ）： 19 - 31 .
从保强 ， 齐铂金 ， 李伟 ， 等 . 2219铝合金复合超音频脉冲VPTIG焊接工艺 ［J］. 航空制造技术 ， 2010 ， 20 ： 91 - 93+97 .
CONG B Q ， QI B J ， LI W ， et al . Hybrid Ultrasonic Pulse VPTIG Welding Process for 2219 Aluminum Alloy ［J］. Aeronautical Manufacturing Technology ， 2010 ， 20 ： 91 - 93+97 .
马立 ， 范霁康 ， 张建 ， 等 . 超音频脉冲电流叠加对高氮钢GMA增材制造组织性能的影响 ［J］. 兵工学报 ， 2025 ， 46 （ 1 ）： 1 - 10 .
MA L ， FAN J K ， ZHANG J ， et al . Effect of Ultrasonic Frequency Pulse Current Superposition on the Microstructure and Properties of GMA Additive Manufactured High Nitrogen Steel ［J］. Acta Armamentarii ， 2025 ， 46 （ 1 ）： 1 - 10 .
陈静青 ， 陆皓 ， 陈辉 ， 等 . 晶粒尺度对镍基高温合金的高温失塑裂纹敏感性的影响 ［J］. 电焊机 ， 2015 ， 45 （ 6 ）： 21 - 25 .
CHEN J Q ， LU H ， CHEN H ， et al . Influence of grain size on susceptibility of ductility-dip crack on Ni-based high-temperature alloy ［J］. Electric Welding Machine ， 2015 ， 45 （ 6 ）： 21 - 25 .
Kadoi K ， Jegaki T ， Shinozaki K ， et al . New measurement technique of ductility curve for ductility-dip cracking susceptibility in alloy 690 welds ［J］. Materials Science and Engineering：A ， 2016 ， 672 ： 59 - 64 .
Ramirez A J ， Sowards J W ， Lippold J C . Improving the ductility-dip cracking resistance of Ni-base alloys ［J］. Journal of Materials Processing Technology ， 2006 ， 179 （ 1-3 ）： 212 - 218 .
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