大量文献表示超声冲击可显著提高结构疲劳性能[17,18],文献[16]中张玉凤、柳锦铭等发现经过超声冲击处理的试样,X65管线钢对接接头试样疲劳强度相对未超声冲击试样提高37。9%,冲击试样的疲劳寿命是未超声冲击试样的1。85~11。00倍也证明了超声冲击对疲劳性能的显著改善效果。张亚军,余魏等人发现经过超声冲击处理,Ti80合金板材的两种焊接接头的疲劳强度都显著提高,十字形角接焊接接头的疲劳强度提高126%,疲劳寿命延长了3。7~19。4倍;对接接头的疲劳强度提高29%,疲劳寿命延长2。6~33。2倍[19]。86150
黄元林、向学建等人发现Q370qE焊接接头在室内放置6个月,表面呈点状腐蚀特征和均匀腐蚀,内部存在0。3mm深度的腐蚀裂纹,经过超声冲击处理后,仅留下少量浅的点状腐蚀坑,腐蚀接头表面锈层和裂纹基本上被去除干净,露出了较亮的金属色[20]。李占明、朱有利等发现超声冲击在2A12铝合金焊接接头焊缝表面形成300μm左右的塑性变形层,减少缺陷、提高硬度,并且消除接头表面残余拉应力,形成残余压应力[21]。崔高健、郑雪在1100铝合金试验中发现超声冲击前试样6个点平均残余应力值为86。6MPa,冲击后为46。6MPa,平均消除率可达到46。5%,在超声波冲击的作用下,晶粒从不稳定的高能位向相对稳定的低能位滑移,释放能量,残余应力得到消除[22]。
此外,超声冲击还可使金属表面纳米化,叶雄林等使用超声冲击对22SiMn2TiB超高强钢的焊接接头进行纳米化处理,用扫描电镜 观测到晶粒细化区超过50μm;使用XRD测试计算焊接接头表面冲击层细化晶粒的尺寸大小,发现母材冲击层平均晶粒尺寸63nm,焊缝冲击层平均晶粒尺寸82nm[23]。Zhao Fan等利用超声冲击技术诱导35#钢表面纳米化,研究表明:经过超声冲击处理后的表面,其最表层的晶粒尺寸约为10nm,且晶粒尺寸呈梯度变化[24]。
目前为止超声冲击方法都是冲击焊缝表面,由此改善焊缝表面组织性能,上述文献也都是针对表面层冲击的研究结论。目前为止还没有发现超声冲击对于焊缝内部组织性能影响的文献,本文通过大厚板多层多道焊中分层超声冲击和盖面前超声冲击工艺方法,来研究超声冲击对焊缝内部深层产生的组织性能影响,结合目前已知超声冲击对冲击层的有益影响,进一步探讨冲击层对后续焊道以及后续焊道对冲击层的影响。