TC4钛合金激光-MIG复合焊接头组织性能

采用激光-MIG复合焊接方法实现了3 mm厚TC4钛合金的焊接,并研究了焊接接头的组织特征、硬度分布、拉伸性能和耐蚀性能。研究结果表明：激光-MIG复合焊接可以实现TC4钛合金的高质量焊接,焊缝成形良好,无明显缺陷;焊缝中心为粗大的β相柱状晶,晶内为细小的针状α′马氏体;热影响区主要为等轴状的α相+β相+α′马氏体,随着远离熔合线,晶粒越来越细且α′马氏体含量越少;焊缝区硬度最高、热影响区硬度次之,母材区硬度最低,且热影响区粗晶区硬度高于细晶区硬度;焊接接头平均抗拉强度为1 069 MPa,平均断后伸长率为5.3%,试样均断裂在靠近热影响区的母材区域,断口呈现塑性断裂特征,同时焊接接头的耐蚀性能略高于母材。     

厚壁TC4-DT钛合金电子束焊接接头的微观组织特征

对50mm厚壁TC4-DT钛合金进行焊接试验,通过对接头横截面进行光学显微组织分析和显微硬度测试,研究电子束焊接对该合金微观组织特征的影响。结果表明:TC4-DT钛合金母材显微组织为等轴状初生α相和层片状(α+β)所构成的典型双态组织。焊缝区的显微组织为网篮状马氏体组织α,,焊缝上部粗大的原始β柱状晶界明显,下部原始β晶粒尺寸较小且晶界不明显。热影响区显微组织可分为2个区域,近焊缝热影响区显微组织为少量等轴初生α+针状马氏体α,,近母材热影响区显微组织为等轴初生α+含针状α的转变β组织。2个区域的分界取决于焊接冷却过程的β转变温度。接头焊缝区和热影响区显微硬度偏高,近焊缝热影响区显微硬度达到峰值。另外,不同焊缝深度处显微硬度有差别:随着熔深位置增加,焊缝区的显微硬度呈递增趋势。     

DP590高强钢激光焊接接头组织与显微硬度分析

使用YAG型光纤激光器对DP590钢进行激光焊接试验,研究了焊接接头的微观组织和显微硬度。结果表明:激光输出功率为3 k W,焊接速度为3、4、5 m/min时,焊接接头外观形貌较好,没有出现裂纹、气孔。随着焊接速度的增大,焊接接头的焊缝区和热影响区的宽度逐渐减小。焊缝中心的组织为板条状的马氏体,靠近焊缝热影响区的组织为马氏体和少量的铁素体,靠近母材热影响区的组织为马氏体和大量的铁素体。接头焊缝区的显微硬度明显高于母材,焊缝中心的最高硬度为380 HV。焊接接头的硬度从焊缝到母材呈逐渐减小的趋势。     

大厚度TC4钛合金窄间隙焊接接头组织性能研究

围绕磁控窄间隙TIG焊接（MCNG-TIG）和真空电子束焊接（EBW）大厚度TC4钛合金接头微观结构不均匀性及其对接头力学行为的影响进行了对比研究。利用扫描电子显微镜对两种接头中部焊缝区和热影响区不同区域的微观组织进行了表征，并对接头截面显微硬度分布和室温拉伸性能进行测定。结果表明，两种接头焊缝区皆为网篮组织，但MCNG-TIG焊缝中α板条宽度比EBW焊缝更加细小。热影响区为初生α相+β转变组织构成的混合组织。随着距焊缝中心的距离增大，β转变组织含量降低。MCNG-TIG热影响区中β转变组织比EBW热影响区更加细小。MCNG-TIG接头平均硬度分布为：热影响区>母材>焊缝；EBW接头平均硬度值分布为：焊缝>热影响区>母材。两种接头的室温拉伸强度系数皆达到0.9以上，EBW接头强度和延伸率略高于MCNG-TIG接头。MCNG-TIG接头室拉伸断裂位置位于靠近母材的热影响区，而EBW接头断裂位置位于焊缝中心。拉伸应变演化结果表明，MCNG-TIG接头在拉伸早期阶段在焊缝中和靠近母材的热影响区同时出现了应变峰值区域。随着拉伸的进行，双应变峰值区特征消失，塑性应变主要集...     

焊接电流对TC4钛合金窄间隙TIG焊缝成形及组织的影响

对30 mm厚的TC4钛合金板材进行窄间隙TIG单层填丝焊试验,研究了焊接电流对焊缝成形的影响,分析了焊接接头的显微组织和显微硬度。试验结果表明:随着焊接电流的增加,焊缝熔深、熔宽增加,焊缝表面下凹程度增大,但是焊缝熔宽增加幅度较小;焊缝区晶粒发生严重粗化,主要为粗大的柱状晶,其显微组织均为针状马氏体α'组织;靠近焊缝区侧的热影响区晶粒比靠近母材侧的粗化程度大。焊接接头显微硬度分布相似,焊缝区硬度稍高于母材硬度,并未存在明显的软化区;峰值硬度出现在热影响区,随着焊接电流增加,热影响区峰值硬度降低。     

厚板TC4钛合金电子束焊接头组织和力学性能研究

对30 mm厚TC4钛合金进行电子束焊接试验,通过金相分析以及显微硬度测试对焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,TC4钛合金母材由等轴α以及部分β转变组织组成,焊缝区组织在纵向上具有不均匀性。焊缝顶部β柱状晶粗大,沿熔合线向顶部生长,中部和下部柱状晶相对较小,垂直熔合线向焊缝中心对称竞相生长。β晶粒内部微观组织为针状马氏体,马氏体尺寸从焊缝顶部到底部逐渐减小。热影响区显微组织为等轴初生α相和α'针状马氏体,以及未完全转变的β相。焊缝区和热影响区显微硬度值高于母材;在焊缝区纵向上,顶部显微硬度值为340 HV,随着距离焊缝顶部距离的增加,硬度值显著增大,最大值为435 HV。     

TA19钛合金惯性摩擦焊接工艺

采用惯性摩擦焊接工艺对TA19钛合金进行了焊接试验研究,针对不同工艺参数下的焊接接头力学性能进行了室温拉伸、高温拉伸及显微硬度等测试,并对优选工艺后焊接接头显微组织进行了分析. 结果表明,TA19钛合金具有良好的惯性摩擦焊接性,在合理焊接工艺条件下能得到高强度焊接接头;焊接接头各区域中焊缝区显微硬度最高,随着向母材区过渡,显微硬度逐渐降低;焊缝区为典型的动态再结晶组织,主要由少量沿β相晶界分布的沿晶α相+α′马氏体组成,热力影响区由变形初生α相+α′马氏体组成,热影响区微观组织与母材相近,仅有部分板条状β相及板条状次生α相发生交叉分布.     

电子束局部热处理对TC4钛合金焊接接头组织和性能的影响

通过对14.5 mm厚TC4钛合金平板电子束焊接接头的局部热处理,研究了电子束局部热处理对钛合金电子束焊接接头组织、硬度和拉伸性能的影响.结果表明,电子束局部热处理后扫描区内的母材组织晶粒粗化长大,α相在原始β晶界处长大的同时,以层片状或针状的α形态向β晶内生长.局部热处理后冷却速度的降低使焊缝组织中的针状马氏体在分解析出β相的同时转变为α相,变短变厚的α相相互交错排列.另外,局部热处理消除了焊缝和热影响区的硬度突变.同焊后状态相比,局部热处理后焊接接头的整体性能沿焊缝垂直方向得到了均衡和提高,拉伸试样的断裂位置由焊后状态时的热影响区和母材的交界处转移到未经历热处理的母材区域.     

填充金属对TC4钛合金激光填丝焊接头组织性能影响

分别采用TC3实心焊丝和Ti-Al-V-Mo系药芯焊丝作为填充金属，进行TC4钛合金板窄间隙激光填丝焊，并对获得的焊接接头组织性能进行分析研究。结果表明，两组焊接接头各区域的微观尺度区别较明显，激光填药芯焊丝焊接接头中的焊缝区与粗晶区中的α’马氏体长度较小，并且焊缝区中原始β相晶界宽度也较窄；激光填实心焊丝焊缝中α’马氏体板条约为0.55μm，板条α’马氏体之间穿插着少量残留β相，在α’马氏体内部发现位错，并形成少量的位错塞积；激光填药芯焊丝焊缝中的针状α’马氏体宽度约为0.35μm，板条α’马氏体之间同样穿插着少量残留β相，针状α’马氏体内含有少量的细孪晶和大量的位错塞积形成的位错墙，同时在相界位置也发现更加密集的位错，残留β相含量也要略多；激光填实心焊丝焊接接头焊缝区中晶粒间的取向差大于10°的大角度晶界占比约79.25%，药芯焊丝约为96.27%；激光填药芯焊丝焊接接头的焊缝区及热影响区硬度平均值及拉伸性能数值均大于激光填实心焊丝的焊接接头。     

TC11高强钛合金激光焊接接头的显微组织与力学性能

采用光纤激光进行TC11钛合金对接焊接,分析焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,TC11钛合金焊缝为α′马氏体组织,从母材至熔合线组织由α+β逐渐向α′转变;随着热输入量的增加,焊缝柱状晶尺寸变大,马氏体分布更加密集交错,同时热影响区宽度增加,粗晶区晶粒尺寸变大;2 mm厚TC11钛合金在焊接速度2.0m/min、激光功率2.8~3.2 k W的工艺参数下得到的焊缝成形良好;焊缝硬度高于母材硬度,并随热输入量的增加而增大;焊接接头抗拉强度达到母材的97%以上,塑性明显下降,低于母材的50%,焊缝断口形貌为低塑性沿晶断裂特征。     

TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头显微组织和力学性能

研究TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,TC4/TA17异种钛合金激光焊接头焊缝的显微组织为片状α′马氏体,TC4侧靠近母材的热影响区和TA17侧靠近母材的热影响区只发生α相向β相转变,TC4侧靠近焊缝的显微组织为残余α相+针状α′马氏体,TA17侧靠近焊缝的显微组织为残余α相+片状α′马氏体。TC4/TA17异种钛合金激光焊接头的显微硬度呈不对称分布,焊缝的显微硬度最高,TA17母材显微硬度最低。TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头断裂在TA17母材,断口呈现韧性断裂形貌。     

TC2钛合金薄板CO2激光焊对接接头组织与性能

采用大功率CO2激光焊接设备,研究了TC2钛合金薄板的焊接工艺.针对4 mm厚TC2钛合金对接接头,分析焊缝和热影响区的显微组织结构,检测焊接接头的显微硬度分布规律,并综合试验结果分析焊接接头不同区域的性能.结果表明,焊缝的微组织较母材粗大,具有较强的沿焊接热影响区经焊缝界面向焊缝中心生长的方向性;焊接接头在焊缝区的硬度最高,热影响区硬度较低且硬度变化幅度较大,靠近母材处硬度值最低,是接头强度的薄弱区.     

TC21钛合金线性摩擦焊接头组织及性能分析

本文对TC21钛合金进行线性摩擦焊接试验,采用OM、SEM等测试手段对接头各区域显微组织演变规律进行了分析,并通过显微硬度仪和电子万能试验机对接头显微硬度及拉伸性能进行测试。结果表明：TC21钛合金线性摩擦焊可以得到良好的焊接接头,接头明显分为母材区、热力影响区和焊缝区；焊接过程中焊缝区发生了相变及动态再结晶过程,形成细小的再结晶晶粒,板条状α相在晶界处析出,针状马氏体α′相在晶粒内部析出,并有少量的残余α相保留至室温；热力影响区主要以变形α相为主,随着向两侧母材靠近,再结晶程度逐渐减弱,α相比例逐渐增加。由于飞边形成阶段及焊后冷却速率大小不同,导致沿着焊缝中心向飞边端部靠近,晶粒尺寸逐渐变大。TC21钛合金线性摩擦焊接头显微硬度呈拱形分布,焊缝中心显微硬度值达到最大值460HV,拉伸性能测试结果表明,接头强度与母材相当。     

0Cr15Ni5Cu4Nb中厚板锁底结构大功率光纤激光焊接工艺特性

采用大功率光纤激光对7 mm厚度0Cr15Ni5Cu4Nb不锈钢锁底结构实施了焊接试验,通过对不同焊接工艺参数下的接头质量、力学性能、微观组织结构的分析,研究了其焊接工艺特性. 结果表明,焊缝中的主要缺陷是焊接气孔,采用负离焦、高速度的焊接参数能够有效抑制气孔的形成. 焊缝区域硬度有所增加,并且焊缝上部和下部的硬度要高于中部的硬度值,接头的力学性能稳定,焊缝平均抗拉强度为970 MPa,冲击韧性略有降低,为母材的89%. 焊缝组织主要由马氏体、残余奥氏体和δ-Fe组成,焊缝中部δ-Fe要多于上部,马氏体转变不充分,热影响区中主要由晶粒细小的淬火马氏体组成.     

薄板TC4钛合金TIG电弧和激光焊接接头晶粒尺寸与微观组织

对薄板TC4钛合金进行TIG电弧和激光焊接技术研究,重点分析了TIG焊接电流、焊接速度和激光输出功率对TC4钛合金焊接接头晶粒尺寸、微观组织和显微硬度的影响规律. 试验结果表明,在实现薄板TC4钛合金完全熔透的条件下,激光焊接具有更小热输入,接头焊缝区和热影响区宽度也显著降低. TIG焊接接头晶粒尺寸随热输入增加,呈现增加趋势. 随距焊缝中心位置增加,焊接接头晶粒尺寸均逐渐降低. TC4钛合金激光焊接接头焊缝区呈现魏氏组织特征,针状α'马氏体细小. 近缝热影响区组织为网篮状α'马氏体,而近母材热影响区为未转变α相和针状α'马氏体的双相组织. 随距焊缝中心位置增加,马氏体生成量逐渐减少,焊缝显微硬度值呈现降低趋势;同时相比于TIG焊接,TC4激光焊接接头具有更高的显微硬度.     

TC4钛合金激光锁面对接焊的微观组织及力学性能研究

采用激光焊接技术对TC4钛合金工字型法兰底板与蒙皮进行了锁面对接焊,研究了焊接接头的宏观成形、微观组织和力学性能。结果表明,采用激光锁面对接焊工艺的接头成形良好,没有咬边、裂纹和气孔等缺陷。焊缝组织为针状马氏体α′相和分布在原始β晶界的α相,热影响区由初生α相、针状马氏体α′相以及少量β相组成。焊缝和热影响区的硬度高于母材,最大硬度出现在热影响区靠近焊缝处。锁面对接接头拉伸性能良好,试样断于母材处,采用激光锁面对接焊工艺可以对工字型法兰底板与蒙皮进行高性能连接。     

一种Fe-Cr-Ni-Mo高强高韧合金钢焊接接头的组织和力学性能

采用熔化极活性气体保护焊(MAG焊)对一种Fe-Cr-Ni-Mo高强高韧合金钢板进行多道次焊接,利用SEM、EPMA、TEM以及拉伸、冲击等实验研究了焊接接头的组织和力学性能。结果表明,焊缝金属由柱状晶和等轴晶组成,其中上部焊缝以柱状晶为主,而下部焊缝的等轴晶含量增加。焊缝上部因冷速较快形成回火马氏体组织;下部因合金元素含量较高,淬硬倾向较强,形成了粒状贝氏体组织。靠近焊缝的热影响区为较粗大的马氏体组织,其硬度最大(621 HV),明显高于母材(410 HV)。上部焊缝金属的硬度为365 HV,低于母材,而下部焊缝的硬度高于焊缝上部和母材,为450 HV。因此,焊接接头上部拉伸试样在焊缝处发生断裂,断裂强度为1109 MPa,而焊缝的下部拉伸试样在母材处发生断裂,断裂强度为1183 MPa。本实验用Fe-Cr-Ni-Mo合金钢的焊接接头强度较高,焊接强度系数不小于0.93,焊缝金属的冲击功为53 J。     

TC4钛合金焊接接头的组织和性能分析

采用3种不同焊接工艺对3.0 mm厚的TC4钛合金进行TIG焊,利用OM,XRD,SEM,EDS等手段对接头的显微组织进行分析,并通过万能试验机、洛氏硬度仪测定其力学性能。结果表明,TC4钛合金由初始α相和β相组成,热影响区组织为α′相和初始α相,焊缝由粗大的针状α′马氏体组成,最大尺寸晶粒出现在焊缝区;焊缝硬度与母材的相当,热影响区硬度分布不均匀,在靠近熔合区的粗晶区存在一个软化区,硬度达到接头的最低值。焊接接头的室温抗拉强度与母材的接近,断裂位置在熔合区附近的粗晶区,断裂形式为脆性断裂;采用焊接电流130 A,焊接速度9.2 m/h和热输入617.2 J/mm的工艺参数时,TC4合金T1G焊焊接接头性能优于其他工艺条件下所得接头的性能。     

7 mm厚TC4钛合金电子束焊接头组织和性能

采用真空电子束焊对7 mm厚TC4钛合金板进行焊接,利用光学显微镜对焊接接头显微组织进行表征,分析不同区域显微组织,通过显微硬度、拉伸试验、冲击试验、弯曲试验对力学性能进行测试,借助扫描电镜对拉伸、冲击断口形貌进行观察,对焊接接头显微组织演变规律和性能进行研究。结果表明,真空电子束焊焊接接头成形良好,TC4钛合金母材组织由α相和β相组成,焊缝区组织由原始的β相转变而成α′相（针状马氏体）,为粗大的柱状晶组织,热影响区组织由均匀且细小的针状马氏体α′相及原始的α相和β相组成;焊缝区显微硬度高于热影响区和母材区,从焊缝顶部到根部显微硬度逐渐下降;焊接接头抗拉强度高于母材抗拉强度;V形缺口在焊缝区的冲击试样具有较好的韧性。     

高强度钢差厚板激光拼焊焊缝成形及组织分析

选取2.0 mm,1.5 mm厚的HSA340板材和0.7 mm厚的H340LAD Z板材,按强度相近厚度不同原则两两搭配进行激光拼焊.焊后选取具有代表性的焊缝横截面进行金相组织检验,并对焊缝接头各区域进行硬度测量,分析了激光焊缝接头各区域金相组织及其硬度的变化.结果表明,差厚板激光拼焊过程中,母材散热情况不同,会造成焊缝金相组织在各自靠近母材的局部区域有很大差异;激光拼焊板的热影响区宽度窄,与母材及焊缝间有明显的界线,生成的组织细密;焊缝及热影响区的硬度值均大于母材;合理调整激光光束的入射位置和入射角度,可以显著改善焊缝成形,提高拼焊板的接头质量.