TA5钛合金激光填丝焊接工艺研究

采用激光填丝焊,实现了4 mm厚TA5钛合金I型坡口单道焊双面成型,研究了工艺参数对焊缝成型、气孔率和力学性能的影响,结果表明,焊缝成型美观,抗拉强度最高可达797.5 MPa,为母材的98.2%。激光功率增加,背面焊透量增加,焊缝气孔率先降低后增加,抗拉强度增加;离焦量由负离焦增加到正离焦时,焊缝的咬边缺陷消失,气孔率呈先增后降的趋势,抗拉强度增加;随着焊接速度的增加,背面焊透量降低,气孔率降低,抗拉强度略微降低。金相分析结果显示,焊接时焊缝区完全发生α→β转变,而焊后冷却速度较快,导致焊缝区在冷却过程中生成了大量的针状α′相;热影响区部分发生α→β,主要是由块状α相和锯齿状α相组成。硬度测试结果显示,焊缝中心硬度较高,母材区硬度最低,近母材热影响区到母材方向的硬度出现明显的降低;焊缝顶部的硬度值高于焊缝中心和底部的。     

超窄间隙激光焊接TC4钛合金接头组织及性能研究

以TA2为焊丝,采用超窄间隙激光焊接方法焊接了10 mm的TC4钛合金板,间隙为2 mm。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和拉伸试验机分析了TC4钛合金接头的组织与性能。结果表明,选取合适的工艺可以实现TC4钛合金超窄间隙激光填丝焊接,获得无缺陷的焊接接头。接头由母材、热影响区、熔合区、焊缝组成,界线清晰。其中热影响区为网篮状组织,焊缝由大β晶粒组成,大晶粒内部为杂乱的α+α′相针状组织,热影响区晶粒明显细化。由于超窄间隙的啮合效应,接头最大抗拉强度为893 MPa,达到母材的84.7%,断裂位置在焊缝中心。焊缝区和热影响区的显微硬度高于母材,且在热影响区的显微硬度最大,接头整体显微硬度呈马鞍状分布。     

锻造工艺对TA5钛合金组织和性能的影响

着重研究了TA5钛合金锻造工艺对组织与性能的影响.采用二次真空熔炼熔铸的α/α+β转变温度为990～1 000℃的TA5钛合金,在β相区开坯,经多火次中间锻造后,对其最后一火次的锻造,改变锻造温度和变形量共8种工艺方案进行实验,考察锻造温度和变形率对组织和性能的影响.结果表明:①最后一火次在970℃(α相区)锻造变形,得到的组织为等轴α组织,在1 020℃(β相区)变形得到的组织以粗大的片状α组织为主;②锻造变形率对TA5钛合金的拉伸性能影响不明显;③锻造温度对冲击韧性aK影响较大,成品锻造在β相区变形的aK值均高于α相区的水平.     

30 mm TA2双激光同步对称焊接接头组织及力学性能研究

为提高钛合金焊接效率和焊接精度,采用TA2钛合金双激光同步对称焊接技术,对30 mm厚板TA2钛合金试板开展双激光同步对称焊接工艺,并对焊后试板进行接头成形质量、焊接变形、接头金相组织形貌、力学性能和工艺性能研究。结果表明:30 mm厚板TA2试板焊接接头表面成形良好,呈银白色,焊接变形较小;焊缝低倍金相组织呈块状分布,内部无明显缺陷,无贯穿整个焊缝的树枝状柱状晶,焊缝和热影响区微观金相组织均为锯齿状α相,母材为细小的等轴α相,接头心部焊缝晶粒比近表面焊缝粗大;焊接接头整体平均抗拉强度略低于近表面和心部接头抗拉强度,而近表面和心部焊缝屈服强度高于母材的,塑性低于母材的;焊接接头在近表面和心部区域冲击性能差距较大;弯曲试样均合格,焊接接头工艺性能良好。这表明厚板钛合金双激光同步对称焊接技术在高效高精度焊接方面具有良好的工程化应用前景。     

TA31钛合金焊接接头疲劳性能评估

钛合金是深海大型载人运载平台的常用材料,其焊接部位的疲劳性能不容忽视。本研究针对国产TA31钛合金对接接头和承载十字接头开展疲劳试验,用热点应力法对其疲劳强度进行评定。采用国际焊接协会推荐的方法进行数据处理,分别做出名义应力和热点应力的S-N曲线并进行对比。在此基础上引入缺口应力法,考虑板厚对焊接接头疲劳性能的影响,并提出板厚修正的公式,可为钛合金结构的疲劳评估和抗疲劳设计提供参考。     

固溶温度对TA19钛合金组织及性能的影响

采用5种不同固溶温度和相同时效温度的热处理制度对TA19钛合金进行固溶时效处理,研究不同固溶温度对显微组织和力学性能的影响。结果表明,固溶温度对TA19钛合金显微组织的初生α相含量影响显著;经相变点以下10℃到50℃固溶保温1 h后风冷,再经595℃时效保温8 h后空冷,获得的室温和高温力学性能均能满足AMS 4975标准的要求;固溶温度选择相变点以下10℃时,TA19钛合金的室温和高温力学性能及蠕变性能匹配最好,对应的显微组织中初生α相含量为15%~18%。     

TA23合金不同焊接方法接头组织性能研究

采用CMT、TIG和EBW焊对TA23合金进行焊接,对比分析了不同焊接方法下接头微观组织和力学性能的差异。结果表明,焊接热输入直接影响焊缝晶粒尺寸和焊接接头宽度,TIG焊缝晶粒尺寸最大,CMT次之,EBW最小;EBW接头宽度为5 mm,CMT接头宽度为7 mm,TIG接头达14 mm;3种焊接方法焊缝区域组织均由马氏体α相、片层状α相和残余β相组成,热影响区组织形态介于焊缝和母材组织形态之间;3种焊接方法焊缝区显微硬度和接头抗拉强度均大于母材,其中EBW焊缝区显微硬度值最大,TIG焊接头抗拉强度最高,CMT焊缝显微硬度和接头抗拉强度均居中。     

钛合金激光焊及其接头的显微组织与力学性能

采用光纤激光器对3.5 mm厚TC4合金板材进行焊接,并对焊接接头的显微组织与力学性能进行分析测试,确定了试验条件下的最佳激光焊参数。结果表明,焊缝熔合区组织主要为针状α′马氏体及少量β相,热影响区由α相及少量α′马氏体组成;接头区域的显微硬度在熔合区变化平缓,而热影响区的硬度下降明显。在激光功率为4.0 kW、焊接速度为3.0 m/min时,获得接头的力学性能最佳,焊缝强度与母材本身的强度接近。接头拉伸断口表面存在大量韧窝,呈明显的韧性断裂特征。     

不同热处理对TC4钛合金电子束焊接接头组织与性能的影响

对分别处于退火和固溶时效态的TC4钛合金进行电子束焊接,焊后进行不同热处理。采用光学显微镜和X射线衍射的分析方法对这两种TC4钛合金焊接件母材、热影响区及焊缝的显微组织及相组成进行了观察和分析,同时对其进行了室温拉伸和冲击试验。结果表明,同种电子束焊接工艺经过不同焊前及焊后热处理,各区域组织明显不同,由此导致了退火态焊接件抗拉强度低于固溶态焊接件,冲击性能略高于后者,同时这两种焊接件的抗拉强度及冲击性能均高于母材。     

AZ33M变形镁合金激光焊接接头的组织和性能研究

目的研究AZ33M变形镁合金激光焊接工艺及焊接接头的组织和性能。方法通过对2 mm厚AZ33M变形镁合金板材进行激光焊接,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、万能试验机等研究了焊接接头的微观组织、物相组成、元素分布、力学性能,并研究了焊后均匀化处理对接头组织及性能的影响。结果焊接接头的焊缝边缘晶粒形态以柱状晶为主;焊缝中含有α-Mg, Mg_(17)Al_(12), MgZn,MgZn_2,Mg_7Zn_3等5种物相。结论通过调整焊接功率、焊接速度和离焦量可以获得力学性能与母材基本一致的焊接接头;中等功率焊接的焊接接头抗拉强度均能达到母材的95%以上,该变形镁合金焊接性能较优异。     

ZTC4钛合金电子束焊接接头的组织及力学性能

通过室温拉伸试验、显微硬度测试和金相检验对ZTC4铸造钛合金电子束焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明:焊缝区到母材的显微硬度逐渐降低,显微组织由细针状α+β基体过渡到板条状α+β基体;选择适当的焊接参数,可获得性能良好的ZTC4电子束焊接接头,其抗拉强度与母材相当,但不同试样性能数据较为分散,需对接头进行后续处理或提高原材料冶金质量以保证焊接接头性能的稳定性。     

TA5合金板材工艺对显微组织和力学性能的影响

研究了TA5合金板材的加工、退火及热矫形工艺对组织和力学性能的影响。结果表明:板坯第2火次锻造在相变点以上150℃变形,造成板材组织粗化,呈纤维状,强度非常高,塑性变化不大;换向轧制的板材组织均匀等轴化,再结晶晶粒尺寸增加,强度显著降低,塑性明显升高;随着精轧温度的升高,再结晶晶粒均匀化长大趋势明显,板材强度降低,塑性升高;为了避免热矫形过程对板材组织性能的影响,退火温度应高于热矫形过程中的料温;板材经过二次或三次热矫形后,不平度可达到(2~3) mm/m,室温力学性能基本不变。     

Ti700sr高温钛合金TIG焊接接头组织及性能研究

采用TIG焊接方法对Ti700sr高温钛合金板材进行了焊接,研究了接头的组织形貌、硬度分布及力学性能。结果表明,Ti700sr高温钛合金板材焊接后的接头成形良好,焊缝区组织由粗大的柱状晶及细长的针状α相构成,热影响区组织由细针状α和残余β相构成,热影响区析出相得到有效控制,相边界上无明显硅化物析出;焊接热影响区的硬度相对较高,焊缝的硬度相对较低;接头室温抗拉强度约为903 MPa, 700℃高温抗拉强度为397 MPa,焊缝强度低于母材的。     

TA22合金扩散焊接接头的组织与性能

利用真空扩散焊接方法,研究不同焊接温度对TA22合金接头组织和性能的影响,并通过焊后热处理改善接头的综合性能。结果表明：随着扩散焊接温度的升高,TA22合金扩散焊接接头的抗拉强度和屈服强度逐渐降低,而伸长率和断面收缩率则表现出先升高后降低的趋势,其拐点在950℃。经850℃退火处理后,TA22合金扩散焊接接头的塑性得到明显的改善。     

焊后热处理对Ti17线性摩擦焊接头组织及力学性能的影响

目的 获得双态组织Ti17钛合金线性摩擦焊接头合适的焊后热处理(PWHT)工艺,以满足该合金在航空发动机整体叶盘线性摩擦焊工程中的应用要求.方法 选用3种热处理温度(600,620,640℃)对接头进行PWHT,利用光镜(OM)及扫描电镜(SEM)观察分析接头微观组织,利用拉伸试验机及显微硬度计测试分析接头力学性能.结...     

TA15钛合金电子束焊缝形貌及显微组织

对TA15钛合金厚板采用电子束焊接,研究了焊接速度为400mm／min和600mm／min的工艺条件下的焊缝形状、显微组织以及接头的显微硬度。结果表明：提高焊接速度,焊缝显微组织变得细小、均匀,热影响区收窄,接头上下部位显微硬度值更为相近,曲线也较陡直。     

Mg-Y-Nd-Zr镁合金焊接接头的显微组织与力学性能研究

目的研究Mg-Y-Nd-Zr镁合金焊接接头显微组织和力学性能。方法采用钨极氩弧焊工艺制备Mg-Y-Nd-Zr合金焊接接头,采用金相显微镜、扫描电子显微镜观察焊接接头显微组织,采用能谱测试主要合金元素含量,采用电子万能实验机测试焊接接头的力学性能,采用维氏硬度计测试焊接接头的硬度。结果Mg-Y-Nd-Zr合金母材、焊缝区与热影响区平均晶粒尺寸分别为80, 30, 95μm。焊接接头的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为295 MPa, 188 MPa和3.0%。结论 Mg-Y-Nd-Zr合金母材、焊缝和热影响区晶粒均为等轴晶,与母材相比,热影响区未发生晶粒粗化,焊缝区晶粒明显细化,析出相Mg24Y5增多。Mg-Y-Nd-Zr合金焊接接头经525℃×12 h固溶+225℃×12 h时效处理后,各区域的硬度差异不大。抗拉强度达到母材的93%,断后伸长率达到母材的67%。